掺杂型Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点的制备及应用研究进展

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点具有粒径尺寸小、半峰宽较宽、Stokes位移大、抗光漂白能力强、绿色环保等优异的物理化学性质,通过改变其化学成分可以实现发射范围在可见光到近红外光区域连续调谐,同时避免了Cd、Hg、Pb等重金属元素和Se、Te、P、As等剧毒阴离子的使用。上述优点使其成为替代传统二元量子点的理想材料,因此在太阳能电池、发光二极管、光探测器、生物成像等领域具有广阔的应用前景。与二元量子点相比,多元量子点由于含有多种不同类型的金属离子,存在金属离子反应速率不同的问题,使得晶体内部缺陷较多,因此荧光性能仍有待提高。掺杂过渡金属离子(例如Zn 2+、Mn 2+或Cu+)可有效调控多元量子点的带隙宽度,不仅可增大量子点的Stokes位移,还能促进辐射复合,从而有效拓宽发光范围,提高量子产率。本文详细阐述了掺杂型Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点的发光机理,分别介绍了有机相和水相合成法制备该类型量子点的特点,通过有机相合成的多元量子点具有结晶性好、荧光量子产率高的优点,而水相合成的多元量子点具有安全环保、生物相容性好等明显优势。同时,本文综述了过渡金属离子掺杂和共掺杂对多元量子点带隙宽度、可见光吸收范围和荧光强度的影响,最后总结了该类量子点在光电、生物医药和荧光传感器等领域的应用进展。

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点的合成方法和生物应用

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点是一种新型的胶体纳米晶,具有不含Cd、Hg、Pb等有毒重金属元素、带隙较窄、自吸收小、光吸收系数和Stokes位移大、发光波长可达近红外区且可调等优势,在发光二极管、太阳电池和生物应用方面具有很大的前景。本文综述了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族三元量子点合成方法、光学性质和生物应用的研究进展,为相关学科的研究提供基础。

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶

半导体纳米晶是近年来发展起来的一类新型功能材料,因其独特的量子限域效应和光电性质,在太阳电池、发光二极管、光电探测器、生物标记、非线性光学等领域中具有潜在的应用。与目前研究比较多的Ⅱ-Ⅵ和Ⅳ-Ⅵ族纳米晶相比,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶,不含镉和铅等重金属元素,具有毒性小、带隙窄、光吸收系数大、Stokes位移大、自吸收小以及发光波长在近红外区等特点,有望成为新一代低成本太阳电池和低毒荧光量子点生物标记材料,还可用于发光二极管和光电探测等领域。因此,Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的合成、性质及应用研究成为近期纳米晶研究领域的热点之一。本文将综述Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族半导体纳米晶的研究进展,着重介绍其制备方法、光学性质及其在生物标记、太阳电池等领域的应用。

Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的制备及其在照明显示领域的应用

半导体量子点因其独特的光电性质,在发光二极管、太阳能电池和生物标记等领域展现出广阔的应用前景。传统的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族二元量子点具有优异的发光性能,但其所含的Cd、Pb等有毒重金属元素极大制约了大规模商业应用。Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点作为近年来兴起的一类新型荧光材料,其具有无毒、带隙可调、Stokes位移大、荧光寿命长等特性,被认为是替代传统二元量子点的理想材料,因此成为了科研工作者研究的热点。本文详细介绍了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点的研究进展,从该类量子点的基本性质出发阐明其光学性能的调控机制,重点介绍了近年来该类量子点的有机相及水相制备技术,对其在照明显示领域应用的研究进展进行了总结,并与其他类型量子点器件的最新研究现状进行了对比。最后,分析了Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点发展过程中有待解决的主要问题,并对其今后的发展方向进行了展望。

多元量子点的有机相合成及光学性能研究进展

半导体量子点因其特殊的光电性能,在发光器件、太阳能电池、生物标记技术等领域展现出广阔的应用前景。尽管传统的Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ族量子点已率先实现了商业应用,但是由于材料本身的毒性及严苛的实验条件限制了该类量子点的进一步推广。Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族多元量子点(如CuInS2、AgInS2等)具有无毒、良好的生物相容性,同时还具有光漂白现象小、斯托克斯位移大、发光寿命长等特点成为科研工作者研究的热点。根据使用溶剂种类不同,多元量子点的制备方法可以分为有机相和水相法。与水相法合成相比,通过有机相合成的四元量子点具有结晶度高、分散性好以及量子产率高等明显优势。本文详细介绍了有机相合成多元量子点的研究进展,基于该类量子点的基本性质来阐述其光学性能的调控机制,总结了其在LED、生物成像和太阳能电池领域应用的研究进展。最后,分析了多元量子点发展过程中面临的主要问题,并对其发展方向进行了前景展望。