超稳定CsPbX3量子点玻璃的激光上转换与光电性能的研究

来源 :温州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuelun2003
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全无机卤化铅铯(Cs Pb X3,X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点具有优异的光电性能,通过调节卤素组成可实现Cs Pb X3量子点在可见光范围内的发光可调,而掺杂Rb+是调节钙钛矿量子点发光波长的新方法。近年来,由于Cs Pb X3钙钛矿量子点具有高的光增益系数、长的载流子扩散长度与高的吸收系数,使其在上转换放大自发辐射(ASE)与激光应用领域的探索也引起了广泛关注。但量子点胶体溶液差的稳定性严重阻碍其实际应用。因此,制备一种稳定的量子点复合材料是及其重要的。本论文采用熔融热淬技术与玻璃结晶法制备了Rb+掺杂Cs Pb Br3与Cs Pb X3量子点玻璃,通过一系列表征手段,研究了其光电性能与激光上转换特性。本文的研究内容如下:(1)利用传统的熔融热淬技术与玻璃结晶法制备系列Cs Pb Br3:x Rb量子点玻璃。通过调节Rb+/Cs+比例可实现量子点玻璃在475-523nm范围内发光可调,其线宽65-71 nm。此外,通过一系列表征手段,分析确定了Cs Pb Br3:x Rb量子点的光学性能、结构、生长机理与好的稳定性。最后,在In Ga N蓝光芯片激发下,将Cs Pb Br3:0.4Rb量子点与商业Ca Al Si N3:Eu2+荧光粉复合,构建得到白色发光二极管(WLED)器件。(2)将全光谱Cs Pb X3(X=Cl,Br,I)量子点嵌入到致密的硼硅酸盐玻璃基质中,实现覆盖了417-700 nm的可见光范围,并有效解决Cs Pb X3量子点抵抗水与热的稳定性问题。在800 nm飞秒激光泵浦激发下,全光谱Cs Pb X3量子点玻璃在420-714 nm范围内实现了可调谐的上转换发光。此外,详细分析了Cs Pb Cl1.5Br1.5、Cs Pb Br3、Cs Pb Br1.5I1.5量子点微晶玻璃的形貌、上转换发光机理,上转换变温发光与激子结合能。并证明具有高激子结合能(~87.5 me V)的Cs Pb Cl1.5Br1.5量子点玻璃比其他两种组成的玻璃更容易实现ASE。(3)通过玻璃结晶法成功制备了超稳定Cs Pb Br3量子点玻璃。提高热处理温度,Cs Pb Br3量子点的平均粒径增大,其发射波长从498 nm红移至522 nm。Cs Pb Br3量子点玻璃在800 nm飞秒激光泵浦激发下实现了ASE和随机激光。通过提高热处理温度,由于量子点颗粒尺寸增大,使得Cs Pb Br3量子点玻璃的光学增益系数有效提高5倍以上,并导致激光阈值大幅降低。
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