论文总字数：20702字

摘 要

由于光谱可调、高发光效率、很好的热稳定性以及不含有有毒元素，InP量子点受到越来越多的关注。目前InP量子点被广泛应用于生物传感器，重金属离子探查，人体免疫分析，毛细血管建模，细胞成像，非线性光学材料等领域。

本文从InP量子点的合成入手，研究制备出经济实用且高性能的核/壳InP/ZnS量子点。在InP量子点核外包ZnS壳后，有效钝化了表面缺陷，提高了荧光强度，荧光量子效率达到了60%。

在此基础上，本文进一步研究了掺锰对InP/ZnS量子点光学性能的影响。实验发现Mn的掺杂改变了量子点的能带。当Mn/In的摩尔比从0/1增加到1/1时，量子点下能级升高，荧光光谱和吸收光谱红移。但是当Mn/In进一步增加时，量子点下能级降低，引起光谱蓝移。从而得出结论，掺Mn能有效地调节InP/ZnS量子点荧光光谱和吸收光谱。

这些研究表明Mn掺杂InP/ZnS量子点能够实现稳定且可控的光致发光，这对于其用于生产全可见光谱LED灯、医疗成像、生物荧光等领域奠定了基础。

关键词：InP/ZnS量子点， Mn掺杂， 光致发光调控， 核壳结构

Abstract

Because of the advantages of adjustable spectrum, high luminescence efficiency, excellent thermal stability, and none poisonous elements, InP quantum dots(QDs) are receiving much more attention than before. This paper started with the synthesis of InP QDs and the synthesis of economical and high quality core/shell InP/ZnS QDs. After the ZnS shell encapsulated outside the InP QDs core, the surface defects are effectively inactivated, and the fluorescence intensity is improved, with the photoluminescence quantum yield reaching 60%.

On this basis, the effect of manganese doping on the optical properties of InP/ZnS quantum dots was further studied. It was found that the doping of Mn changed the energy band of quantum dots. When the molar ratio of Mn/In is increased from 0/1 to 0.75/1, the valance band of the quantum dot increases, and the fluorescence spectrum and the absorption spectrum are red-shifted. However, when Mn/In is further increased, the lower energy level of the quantum dot is lowered, causing a blue shift of the spectrum. It is concluded that Mn can effectively adjust the fluorescence and absorption spectra of InP/ZnS quantum dots.

These studies show that Mn-doped InP/ZnS quantum dots can be widely used in the production of full-visible spectrum LED lamps, medical imaging, bio-fluorescence and other fields.

Key words: InP/ZnS high luminous efficiency quantum dot doping Mn fluorescence spectrum absorption spectrum

目 录

摘要 2

Abstract 3

第一章 绪论 6

1.1引言 6

1.2 量子点性质 6

1.2.1 表面效应 6

1.2.2 量子尺寸效应 7

1.3 Cd类量子点 8

1.4 InP量子点 9

1.4.1 InP量子点的性质 9

1.4.2 InP量子点的制备 10

1.5 量子点的稳定性 11

1.6 InP量子点的掺杂 11

1.6.1 InP量子点的铜（Cu）掺杂 12

1.6.2 InP量子点的锰（Mn）掺杂 12

1.7 本文研究意义和研究内容 12

第二章 InP/ZnS核壳结构量子点的制备 13

2.1实验试剂 13

2.2测量仪器 13

2.3实验步骤 13

2.4实验结果与讨论 14

2.4.1实验结果 14

2.4.2 讨论 15

2.5本章小结 15

第三章 Mn掺杂的InP/ZnS核壳结构量子点 16

3.1 实验试剂 16

3.2测量仪器 16

3.3 实验步骤 16

3.4 实验结果与讨论 17

3.4.1 光谱特性分析 17

3.4.2 样品形貌 20

3.4.3 讨论 21

3.5本章小结 22

第四章 总结与展望 24

4.1 总结 24

4.2 展望 24

致 谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1.1引言

纳米材料，是指材料的颗粒或结构尺寸在三维空间上至少有一个维度在1nm至100nm之间。和传统意义上的块状材料不同，纳米材料在电学、光学、材料强度、热性能等方面表现出了独特而优越的特性，引起了研究者浓厚的兴趣，在这些特性的基础上制备出各种具有重大意义的新型器件。

量子点（QDs）是一类新的纳米材料，是指三个维度均小于100nm的材料，因为三个维度都很小，可以近似认为是一个点，因此也叫0维材料。量子点在与光发射和吸收相关的领域中具有各种有前景的应用，例如体内成像、发光器件、光电探测器和太阳能电池等。QDs的单分散集合具有发射光谱窄、尺寸可调、吸收和发射光谱覆盖范围宽、适用于基于溶液的处理等特点，在照明和显示应用中备受关注。

1.2 量子点性质

由于在尺寸这一基本物理性质上发生了改变，量子点和传统材料相比物理化学性质发生了明显的改变，从而带来了许多独有的特性，包括小尺寸效应、宏观量子隧穿效应、表面效应和量子尺寸效应等等。其中，表面效应以及量子尺寸效应是影响量子点光学性质的主要因素。

1.2.1 表面效应

表面效应意味者材料地尺寸小到纳米级别后使得表面原子数占总原子数地比例大为增加，从而导致材料的性质发生了巨大改变。其原因是量子点尺寸的急剧减小会导致表面原子占总原子比例快速增加，结果，表面原子不充分配位，悬空键增加，并且表面能增加，使得这些原子可以更容易地与其他原子稳定结合，变得在化学性质上高度活跃。暴露的量子点是亚稳定的并且具有大量表面缺陷。为了降低其表面势能，通常在其表面上进行钝化。要想让制备出来的量子点尺寸分布均匀不发生团聚现象，应在其制备应用中采用表面配体的方法，结果能使所制备出的量子点均匀分散在溶剂里，并且不会产生沉淀现象。此外，量子点的稳定性一直是研究的重点，常规的研究中会采用量子点核外部包壳的方法，将量子点核与外界环境隔离开来，研究表明这种方法有效且能改善其光学性能。

1.2.2 量子尺寸效应

图1-1不同尺寸CdSe量子点的能级示意图和荧光图片

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：20702字