低浓度量子点发光受背景条件影响研究

• 作 者: 侯艳
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 胶体量子点 量子阱 共振能量转移 电注入发光

用湿化学方法合成的胶体量子点凭借其制造成本低廉、量子效率高、室温下发光稳定、可溶液化处理等优势在生物标记、量子通讯、显示、照明、太阳能电池等领域都有广泛的应用。但胶体量子点芯-壳结构中的壳层使其不容易直接电注入发光。近年来，将可电泵浦的量子阱器件的能量通过共振能量转移效应转移到胶体量子点上面，实现量子点的电注入发光引起了科学家的关注。本课题组在研究此种方案时，发现量子阱材料的荧光背景较高，难以测试到低浓度胶体量子点的发光。本论文探索了在结构中加入金属孔阵列结构以期降低量子阱荧光背景。论文内容主要包括金属孔结构的制备，胶体量子点在不同材料表面的涂覆及此结构对胶体量子点发光的影响。具体如下:　　1、通过全息曝光、电子束蒸发金属、金属剥离、干法刻蚀等工艺制作了金属孔阵列结构，其最小孔径达到了200 nm。调节曝光剂量、显影时间等全息曝光工艺条件，制作了不同的胶上图形;通过蒸发金属，金属剥离等工艺手段制备了不同周期、不同孔径的金属孔阵列;最后，以金属薄膜作为掩膜进行ICP刻蚀，刻蚀到GaN量子阱有源层，满足了共振能量转移的条件。　　2、制作的金属层结构能够降低量子阱荧光背景，增强胶体量子点荧光，降低其荧光寿命。测试了金属孔阵列表面及衬底材料上胶体量子点的光谱与荧光寿命，发现了金属层具有荧光增强的效应，使胶体量子点的荧光增强，荧光寿命降低。金属孔阵列的制备实现了对于量子阱荧光背景的抑制，达到了预期效果。　　3、实现了低浓度胶体量子点在不同材料表面的涂覆。研究了拖拉法、旋涂法、化学偶联法、聚乙烯醇薄膜法等方法将胶体量子点水溶液或油溶性溶液涂布于石英、二氧化硅、氮化镓等材料的表面，通过控制溶液浓度、旋涂速度等得到了相对均匀的单点分布。在测试中，通过荧光闪烁效应判断了单量子点发光并对其进行了定位。　　以上工作为实现基于胶体量子点与量子阱共振能量转移的低浓度量子点电注入发光奠定了良好的基础。