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基于CsPbX3（X=Cl,Br,I）/Ag2Se半导体量子点的性能调控及应用研究

2020-12-09阅读(600)

基于CsPbX3（X=Cl,Br,I）/Ag2Se半导体量子点的性能调控及应用研究

论文摘要

近年来,半导体量子点（QDs）作为一种理想的荧光纳米材料,由于具有发射波长可调、光学性能稳定、荧光发射谱窄、发光寿命较长等优点而备受关注。随着社会发展,环境破坏问题日益严峻,传统白炽灯光源由于需要高温,存在能源浪费的问题。与传统白炽灯相比,白光发光二极管具有功耗低、体积小、寿命长、对环境友好等优点成为新一代照明光源。半导体量子点的独特光学特性使他能够成为发光二极管的荧光材料。此外量子点的在生物成像方面也表现出理想的光学性质和良好的生物相容性。这些性质使得量子点不仅可以应用在发光二极管,而且可以作为荧光标记物应用在生物医学成像。基于此,本论文选取纯无机钙钛矿量子点为荧光粉,制备白光发光二极管,探究光学性质;随后通过掺杂Mn2+降低有毒的Pb2+,制备CsPbxMn1-xCl3纳米晶,探究其光学性质;另外选取硒化银量子点为荧光探针,用于生物活体成像及脑部、腹部血管成像。本论文主要研究内容如下:（1）通过改变卤化物（Cl,Br,I）的掺杂比,运用热注射法成功制备了红色CsPb（I2Br1）、绿色CsPbBr3和蓝色CsPb(Br1.5Cl1.5)三基色荧光粉。对其结构、形貌进行表征,结果显示样品主要以立方相结晶,形貌均匀,并表现出优异的光学性质。我们进一步将合成的三基色荧光粉研磨涂覆在紫外二极管上,构建了暖白光二极管。（2）通过改变反应条件,如Mn2+掺杂的浓度、热注射的反应温度等,合成了一系列CsPbxMn1-xCl3的纳米晶,降低了纯CsPbCl3QDs中有毒Pb2+的比例。结果表明在不同条件下合成的CsPbxMn1-xCl3样品的光学性质有所区别,实现了该体系纳米晶的发光颜色调控。（3）我们采用牛血清蛋白作为软模板,通过油浴法合成尺寸3 nm左右的超小Ag2Se量子点。研究了不同温度合成Ag2Se量子点的光学性质,结果表明样品在808 nm激光激发下,具有优异的近红外二区发光特性。同时,我们构建了Ag2Se量子点生物探针,实现了昆明鼠的近红外二区活体成像,并进一步实现了非侵入性脑部和腹部血管成像。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 纳米材料
  •   1.2 半导体量子点的简介
  •   1.3 半导体量子点的发光原理
  •   1.4 半导体量子点的应用
  •     1.4.1 生物医学的应用
  •     1.4.2 发光二极管的应用
  •     1.4.3 太阳能电池的应用
  •   1.5 半导体量子点的常用制备方法
  •   1.6 白光LED
  •     1.6.1 LED的结构及发光
  •     1.6.2 白光LED的实现方式
  •   1.7 选题依据和主要研究内容
  •     1.7.1 选题依据
  •     1.7.2 主要研究内容
  • 3（X=Cl,Br,I）的可控合成和光学性质研究'>第二章 CsPbX3（X=Cl,Br,I）的可控合成和光学性质研究
  •   2.1 引言
  • 3（X=Cl,Br,I）的制备,表征,性能研究及应用'>  2.2 CsPbX3（X=Cl,Br,I）的制备,表征,性能研究及应用
  •     2.2.1 实验原料
  • 3（X=Cl,Br,I）纳米晶的制备'>    2.2.2 CsPbX3（X=Cl,Br,I）纳米晶的制备
  • 3QDs制造LED'>    2.2.3 用CsPbX3QDs制造LED
  •     2.2.4 材料的性能和结构表征
  •   2.3 实验结果与分析
  • 3纳米晶的晶相与形貌'>    2.3.1 CsPbX3纳米晶的晶相与形貌
  • 3纳米晶的光学性质'>    2.3.2 CsPbX3纳米晶的光学性质
  • 3纳米晶的应用'>    2.3.3 CsPbX3纳米晶的应用
  •   2.4 本章小结
  • 2+掺杂CsPbCl3QDs的可控合成,光学性质研究'>第三章 Mn2+掺杂CsPbCl3QDs的可控合成,光学性质研究
  •   3.1 引言
  • xMn1-xCl3的制备,表征及性能研究'>  3.2 CsPbxMn1-xCl3的制备,表征及性能研究
  •     3.2.1 实验原料
  • xMn1-xCl3纳米晶的制备'>    3.2.2 CsPbxMn1-xCl3纳米晶的制备
  •     3.2.3 材料的性能和结构表征
  •   3.3 实验结果与分析
  • xMn1-xCl3纳米晶的晶相与形貌'>    3.3.1 CsPbxMn1-xCl3纳米晶的晶相与形貌
  • xMn1-xCl3纳米晶的光学性质'>    3.3.2 CsPbxMn1-xCl3纳米晶的光学性质
  •   3.4 本章小结
  • 2Se量子点的可控合成,性能测试及生物应用'>第四章 Ag2Se量子点的可控合成,性能测试及生物应用
  •   4.1 引言
  • 2Se的制备,表征及性能研究'>  4.2 Ag2Se的制备,表征及性能研究
  •     4.2.1 实验原料
  • 2Se量子点的制备'>    4.2.2 Ag2Se量子点的制备
  • 2Se量子点性能和结构表征'>    4.2.3 Ag2Se量子点性能和结构表征
  •     4.2.4 生物体内实时光学成像追踪
  •     4.2.5 高分辨的脑部和腹部血管成像
  •     4.2.6 组织分析学
  •   4.3 实验结果与分析
  • 2Se量子点的晶相与形貌'>    4.3.1 Ag2Se量子点的晶相与形貌
  • 2Se量子点的光学性质'>    4.3.2 Ag2Se量子点的光学性质
  • 2Se量子点的光学生物活体成像'>    4.3.3 Ag2Se量子点的光学生物活体成像
  • 2Se量子点的脑部和腹部血管成像'>    4.3.4 Ag2Se量子点的脑部和腹部血管成像
  •     4.3.5 组织学分析
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 总结
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 硕士期间发表的论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 刘柳

    导师: 曾松军

    关键词: 半导体量子点,发光二极管,荧光材料,纳米探针

    来源: 湖南师范大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,无线电电子学,无线电电子学

    单位: 湖南师范大学

    分类号: TN312.8;O471.1

    总页数: 62

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