量子點/官能團複合體系的界面態發光

《量子點/官能團複合體系的界面態發光》是依託天津大學，由杜希文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：量子點/官能團複合體系的界面態發光
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：杜希文
• 依託單位：天津大學

項目摘要

有機官能團修飾的半導體量子點是一類很有潛力的光電材料，官能團和量子點的界面物質及其導致的界面態對於體系的發光有顯著的影響，合適的界面態可以大大改善量子點/官能團複合體系的發光性能。但目前人們對於該體系的界面態了解甚少，相關研究才剛剛起步。本研究根據實驗現象，提出一種界面態發光的理論構想，即半導體/有機界面態具有獨立的能級結構（基態與激發態），發光是界面態能級內部躍遷的結果。為驗證這一構想，本項目以半導體/官能團複合體系的界面態發光作為研究目標，選取環境友好但發光性能有待改善的量子點材料（Si、ZnO），進行有針對性的官能團修飾；通過研究量子點/官能團界面處的物質結構（有機/無機結合的方式）、能級結構和界面態的發光行為，闡明界面態發光的基本原理，分析界面態發光的決定因素。在上述理論研究的基礎上，設計合理的界面結構，獲得具有優異性能的量子點材/官能團複合體系。

結題摘要

有機官能團修飾的半導體量子點是一類很有潛力的光電材料，官能團和量子點的界面物質及其導致的界面態對於體系的電子結構和光電性能有顯著的影響，合適的界面態可以大大改善量子點/官能團複合體系的光電性能。但目前人們對於該體系的界面態了解甚少，相關研究才剛剛起步。本項目針對量子點/官能團複合體系中的發光過程和光電轉換原理開展了深入系統的工作，在材料合成、界面態結構和光電套用方面取得了大量研究成果。在量子點的合成方面，首先開發出反膠束熱混合的新工藝製備形貌可控的量子點材料，其次開發了一種雷射可控合成量子點材料的新工藝，利用長脈寬雷射產生的金屬納米液滴的表面反應，可控合成了多種納米結構，包括自組裝的量子點材料，最後開發了一種雷射選擇性加熱工藝，一步合成了表面修飾的碳納米晶。在界面結構和發光機理方面，首先對單純的ZnO量子點的發光機理進行了研究，發現Oi缺陷是藍光發射的來源。隨後對ZnO/有機物複合體系的界面結構和發光機理進行了深入研究，重點研究了羧酸類和巰基類有機物。發現羧酸增強ZnO發光的原因是抑制ZnO量子點的非輻射複合，而巰基類有機物與ZnO量子點形成新的界面態，產生新的發光。在量子點官能團複合體系的光電套用方面，利用量子點/官能團複合材料作為光敏劑組裝太陽能電池，設計了多種新型的電池結構，例如有機物－量子點共敏化的太陽能電池，海綿狀有機無機雜化電池，ITO/CdS三維網狀結構太陽能電池，P型CdTe納米晶敏化N型ZnO/CdS納米線太陽能電池，使光電轉換效率得以大幅度提高。