1、氧化鋅量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)、缺陷和發(fā)光性能的研究S    英文題名 Study on Structure, Defects and Photoluminance Properties of ZnO Quantum Dots  專業(yè) 凝聚態(tài)物理  關(guān)鍵詞 氧化鋅; 量子點(diǎn); 缺陷; 生長(zhǎng); 包覆; 熒光; 英文關(guān)鍵詞 Zinc Oxide; Quantum Dot; Defect; Growth; Fluorescence; 中文摘要 氧化鋅(ZnO)是一種具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)的II-VI族寬帶隙半導(dǎo)體材料,室溫下帶隙寬 度達(dá)3.3 eV。它具有良

2、好的物理特性,易于與多種半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)集成化,0是一種廣泛應(yīng)用 的光電材料。 本文總結(jié)了ZnO量子點(diǎn)的基本特性以及微觀結(jié)構(gòu),回顧了目前國(guó)際上通用的ZnO制 備方法、結(jié)構(gòu)缺陷分析與控制的研究現(xiàn)狀。隨后圍繞ZnO量子點(diǎn)的可控制備及對(duì)ZnO量子點(diǎn)表面 缺陷的調(diào)控兩大方面展開了研究,探討了液相法技術(shù)控制ZnO量子點(diǎn)粒徑的因素與途徑,利用發(fā) 光光譜研究了表面處理對(duì)ZnO量子點(diǎn)缺陷的修飾與控制以及金屬或稀土離子摻雜對(duì)發(fā)光波長(zhǎng)的 影響。研究結(jié)果如下: 1.具有可控粒徑ZnO量子點(diǎn)的合成及其生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的研究:量子點(diǎn)粒徑的 控制合成是研究其各種性質(zhì)的前提,在光電器件的應(yīng)用中起著重要的作用。本文系統(tǒng)地討論了 反應(yīng)

3、溫度、前驅(qū)物濃度及溶液的pH值對(duì)ZnO量子點(diǎn)生長(zhǎng)過程、粒徑及熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表 明:當(dāng)pH在9左右,前驅(qū)物濃度為0.02 M時(shí),調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度可以使ZnO量子點(diǎn)直徑在3 nm-6 nm之間 變化。我們對(duì)不同溫度下ZnO量子點(diǎn)形成過程中的形核,長(zhǎng)大和老化階段進(jìn)行了討論,發(fā)現(xiàn)晶核 的形成和長(zhǎng)大階段為快速過程,并且隨. 英文摘要 As a kind of II-VI compound semiconductor, Zinc oxide with wurtzite structure and 3.3 eV band-gap has excellent physical propertiy and e

4、asily achieves integration in photoelectric devices. In this paper, we summarize the characteristic and microstructure briefly, review preparation methods and progress of defect controlling of ZnO quantum dots. Subsequently, the controlled synthesis of ZnO quantum dots and its surface defect have be

5、en studied in detail. Our main work focuses on the factors of controllin. 摘要 5-6 Abstract 6 第一章 緒論 10-18     1.1 引言 10     1.2 量子點(diǎn)的概述和基本特性 10-12         1.2.1 量子點(diǎn)的概述 10-11         1.2.2 量子點(diǎn)的基本特性 11-12

6、     1.3 量子點(diǎn)的表征手段 12-15         1.3.1 X 衍射測(cè)試結(jié)果（XRD） 12-13         1.3.2 光致發(fā)光光譜 13-14         1.3.3 吸收光譜 14         1.3.4 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM) 14-15

7、    1.4 半導(dǎo)體量子點(diǎn)的發(fā)光原理與發(fā)光特性 15-18         1.4.1 半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光原理 15-16         1.4.2 半導(dǎo)體量子點(diǎn)發(fā)光特性 16-18 第二章 氧化鋅的概述及其研究進(jìn)展 18-26     2.1 關(guān)于氧化鋅的概述 18-21         2.1.1 氧化鋅的結(jié)構(gòu) 18-19

8、         2.1.2 氧化鋅的能級(jí)結(jié)構(gòu) 19-20         2.1.3 氧化鋅量子點(diǎn)的特性 20-21     2.2 納米氧化鋅的研究現(xiàn)狀 21-23         2.2.1 納米氧化鋅的制備 21-22            

9、 2.2.1.1 化學(xué)沉淀法 21             2.2.1.2 溶膠-凝膠法 21-22             2.2.1.3 水熱合成法 22         2.2.2 納米氧化鋅發(fā)光機(jī)制的研究 22-23     2.3 氧化鋅量子點(diǎn)的應(yīng)用前景 23 

10、0;       2.3.1 氧化鋅量子點(diǎn)在生物研究中的應(yīng)用 23         2.3.2 氧化鋅量子點(diǎn)在光電子學(xué)方面的應(yīng)用 23     2.4 氧化鋅摻雜量子點(diǎn)的研究現(xiàn)狀 23-24     2.5 氧化鋅量子點(diǎn)的表面修飾 24     2.6 課題選取的意義和目的 24     2.7 課題的主要內(nèi)容 24-26 第三章 氧化鋅量子點(diǎn)的生

11、長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)及其光學(xué)性能的研究 26-39     3.1 氧化鋅量子點(diǎn)的生長(zhǎng)模型 26     3.2 試驗(yàn)方案 26-27     3.3 不同反應(yīng)溫度下氧化鋅量子點(diǎn)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的研究 27-33         3.3.1 不同反應(yīng)溫度下制備的氧化鋅量子點(diǎn)吸收光譜及其HRTEM 27-29         3.3.2 不同反應(yīng)溫度下ZnO 量子點(diǎn)的形成過程 29-31

12、         3.3.3 ZnO 量子點(diǎn)PL 光譜分析 31-33     3.4 不同反應(yīng)條件對(duì)氧化鋅量子點(diǎn)的影響 33-37         3.4.1 不同前驅(qū)物濃度下對(duì)氧化鋅量子點(diǎn)的影響 34-36         3.4.2 陳化時(shí)間對(duì)氧化鋅量子點(diǎn)穩(wěn)定性的影響 36       

13、60; 3.4.3 pH 值對(duì)氧化鋅量子點(diǎn)穩(wěn)定性的影響 36-37     3.5 本章小結(jié) 37-39 第四章 氧化鋅量子點(diǎn)表面修飾、缺陷光譜以及熒光增強(qiáng)研究 39-54     4.1 引言 39     4.2 氧化銅表面修飾氧化鋅量子點(diǎn)的制備及其光譜分析 39-43         4.2.1 試驗(yàn)過程 40         4.2.2 氧化銅對(duì)氧化鋅量子點(diǎn)表

14、面缺陷態(tài)的影響 40-43     4.3 硫化鋅包覆氧化鋅量子點(diǎn)形成的核殼及其光譜分析 43-46         4.3.1 試驗(yàn)過程 43-44         4.3.2 寬帶隙硫化鋅包覆氧化鋅量子點(diǎn)光譜分析 44-46     4.4 巰基乙酸修飾氧化鋅制備的水溶性量子點(diǎn)及光譜分析 46-50         4.4.

15、1 選取巰基乙酸修飾氧化鋅的意義 46-47         4.4.2 試驗(yàn)過程 47         4.4.3 水溶性量子點(diǎn)表面功能化的研究 47-50     4.5 金屬層對(duì)氧化鋅缺陷的影響 50-52         4.5.1 氧化鋅薄膜的制備 50         4.5.

16、2 金屬元素Au 薄膜的制備 50-51         4.5.3 Au 薄膜對(duì)ZnO 熒光光譜的影響 51-52     4.6 本章小結(jié) 52-54 第五章 氧化鋅摻雜量子點(diǎn)的制備及其光學(xué)性能的研究 54-61     5.1 引言 54-55     5.2 銅離子對(duì)氧化鋅量子點(diǎn)發(fā)光機(jī)制的影響 55-58         5.2.1 氧化鋅摻銅量子點(diǎn)的制備過程

17、 55         5.2.2 氧化鋅摻銅量子點(diǎn)的能級(jí)圖譜及基本理論模型 55-56         5.2.3 氧化鋅摻銅量子點(diǎn)形成過程的研究 56-57         5.2.4 銅摻雜氧化鋅量子點(diǎn)摻雜量的熒光調(diào)制 57-58     5.3 氧化鋅摻 Eu 量子點(diǎn)的制備與其光學(xué)性能的初步研究 58-60    

18、60;    5.3.1 稀土元素的發(fā)光特點(diǎn) 58         5.3.2 氧化鋅摻Eu 量子點(diǎn)的制備過程 58         5.3.3 氧化鋅摻Eu 量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制的初步討論 58-60     5.4 本章小結(jié) 60-61 第六章 全文總結(jié)及展望 61-64     6.1 全文總結(jié) 61-62     6.2 今后工作展望

19、 62-64 參考文獻(xiàn) 64-71         5.2.3 氧化鋅摻銅量子點(diǎn)形成過程的研究 56-57         5.2.4 銅摻雜氧化鋅量子點(diǎn)摻雜量的熒光調(diào)制 57-58     5.3 氧化鋅摻 Eu 量子點(diǎn)的制備與其光學(xué)性能的初步研究 58-60         5.3.1 稀土元素的發(fā)光特點(diǎn) 58    

20、60;    5.3.2 氧化鋅摻Eu 量子點(diǎn)的制備過程 58         5.3.3 氧化鋅摻Eu 量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制的初步討論 58-60     5.4 本章小結(jié) 60-61 第六章 全文總結(jié)及展望 61-64     6.1 全文總結(jié) 61-62     6.2 今后工作展望 62-64 參考文獻(xiàn) 64-71         5

21、.2.3 氧化鋅摻銅量子點(diǎn)形成過程的研究 56-57         5.2.4 銅摻雜氧化鋅量子點(diǎn)摻雜量的熒光調(diào)制 57-58     5.3 氧化鋅摻 Eu 量子點(diǎn)的制備與其光學(xué)性能的初步研究 58-60         5.3.1 稀土元素的發(fā)光特點(diǎn) 58         5.3.2 氧化鋅摻Eu 量子點(diǎn)的制備過程 58   

22、60;     5.3.3 氧化鋅摻Eu 量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)制的初步討論 58-60     5.4 本章小結(jié) 60-61 第六章 全文總結(jié)及展望 61-64     6.1 全文總結(jié) 61-62     6.2 今后工作展望 62-64 參考文獻(xiàn) 64-71         5.2.3 氧化鋅摻銅量子點(diǎn)形成過程的研究 56-57         5.2.4 銅摻雜氧化鋅量子點(diǎn)摻雜量的熒光調(diào)制 57-58     5.3 氧化鋅摻 Eu 量子點(diǎn)的制備與其光學(xué)性能的初步研究 58-60         5.3.1 稀土元素的發(fā)光特點(diǎn) 58         5.3.2 氧化鋅摻Eu 量子