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无机钙钛矿纳米晶掺杂玻璃的制备及荧光性能研究开题报告

 2020-05-02 17:58:57  

1. 研究目的与意义(文献综述)

量子点是具有独特光学和电学性质的纳米尺寸半导体颗粒材料,其光电性质由纳米尺寸上颗粒的尺寸、形状和量子物理决定,有一些量子点还具有光致发光特性。随着纳米颗粒尺寸的减小所体现出的量子尺寸效应,使量子点具有高强度、窄频域和发光波长可调的独特发光性质。

钙钛矿晶体具有abx3 结构,通常属于正交、四方或立方晶系。在种类繁多的量子点中,基于钙钛矿结构的量子点以其优异的发光性能,如发光效率高、发光谱线窄等,受到了人们极大的关注。有机-无机杂化的ch3nh3pbx3( x = cl,br,i) 和全无机的cspbx3( x = cl,br,i) 是当前重点研究的钙钛矿量子点。人们发现,作为直接带隙半导体,金属有机卤化物ch3nh3pbx3钙钛矿体材料确实可以发光,不过由于其激子结合能较小,缺陷较多,导致它发光的量子效率较低,在一定程度上限制了其在发光领域的应用。全无机cspbx3钙钛矿量子点由于具有窄的发射谱线、高的量子产率(可高达90%)和全可视光光谱发射等杰出的光学性能而受到广泛关注,已经显示了其在光电器件(激光、led、量子光源等领域)应用中的前景。

由于量子点的表面可以方便地被调控,从而使其可以自由地被应用到各种器件结构中。钙钛矿量子点的合成实际上相对简单,其发光波长可以通过多种不同的方式调控。首先,钙钛矿量子点的禁带宽度与其尺寸有关,可以通过反应温度控制量子点的大小,从而实现对量子点的发光波长的调控。另外,由于卤素x可以是cl,br,i 或其中两者的混合,通过调控卤素成分及比例也可以改变量子点的禁带宽度(cspbcl3:2.82 ev; cspbbr3: 2.00 ev; cspbi3: 1.44 ev),从而在一定波长范围内调节其发光波长。因此,cspbx3量子点的吸收和光致发光可以覆盖到整个可见光谱的范围。

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2. 研究的基本内容与方案

主要围绕cspbbr3纳米晶掺杂玻璃的制备及其荧光性能开展相关研究,采用离子交换的方法,调控玻璃基质中cspbbr3纳米晶的形成,从而调控其光学性能,并探讨钙钛矿纳米晶掺杂玻璃器件化的可能性。

采用热处理(调控热处理温度)、离子交换(调控离子交换的温度、时间)等制备钙钛矿纳米晶掺杂玻璃样品,采用吸收光谱、xrd、tem等分析纳米晶的形成机理;采用吸收光谱、荧光光谱等分析测试钙钛矿纳米晶掺杂玻璃的荧光性能,并分析影响钙钛矿纳米晶掺杂玻璃荧光性能的主要因素。


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3. 研究计划与安排

第1-4周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备,确定技术方案。

第5-8周:按照设计方案,开展钙钛矿纳米晶掺杂玻璃的制备。

第9-12周:采用热处理、离子交换等手段调控纳米晶的生长,并完成相关的性能测试与表征。

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4. 参考文献(12篇以上)

  1. ai b, liu c, wangj, et al. precipitation and optical properties of cspbbr3 quantum dots inphosphate glasses[j]. journal of the american ceramic society, 2016,99(9):2875-2877.

  2. wang y, li x, songj, et al. all-inorganic colloidal perovskite quantum dots: a new class oflasing materials with favorable characteristics.[j]. advanced materials, 2015,27(44):7101.

  3. 刘翔凯, 李泽华, 张发焕,等. 具有优异发光性能的钙钛矿量子点研究进展[j]. 半导体技术, 2016(4):249-260.

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