0.2 量子點的發光特點

量子點的發光特點與量子點的尺寸大小、形貌、有無核殼結構以及其表面化學狀況密切相關。通過膠體化學方法可以合成各種尺寸大小、形貌和核殼結構的量子點，如圖0. 3中的透射電子顯微鏡圖片。膠體量子點表面的配體種類和配體濃度對其發光性質也有影響。例如，彭笑剛等人觀察到了由脂肪酸鎘鹽表面配位的CdSe/CdS核殼結構量子點在經過脂肪胺進行配體交換處理后，其熒光發射峰峰位有幾納米的偏移。這種不同表面配體配位的CdSe/CdS核殼結構量子點在制備成量子點發光二極管器件后，其發光性能指標如外量子產率、使用壽命等更是大為不同[2] 。因此我們在研究量子點的發光性質時，應該特別注意其表面化學狀態。圖0. 4 展示了不同量子點的實際發光峰范圍[3] 。

圖0. 2 量子點的制備途徑，自上而下的方法和自下而上的方法

圖0. 3 具有各種尺寸大小、形貌的量子點用透射電子顯微鏡拍攝的照片: ( a) 量子點;( b) 量子棒;(c) 量子片

由于量子尺寸效應，電子和空穴受到量子限域效應的影響，會形成量子化的離散能級[4，5] ，可以得到窄而對稱的熒光發射峰，如圖0. 5 中CdSe/ZnS量子點[6] 、CdSe/CdS量子棒[7] 、CdSe量子片的吸收和發射光譜[8]所示。有趣的是，量子點和量子棒的熒光發射峰峰位與其第一激子吸收峰的峰位具有較大的斯托克斯位移( Stocks shift) ，而量子片的熒光發射峰峰位與其第一激子吸收峰的峰位幾乎沒有斯托克斯位移。此外，在熒光壽命方面，稀土發光材料的熒光壽命是毫秒或微秒級別的[9—11] ，而量子點的熒光壽命通常在100 納秒以下。[12—14]相關研究發現，單顆量子點的熒光發射存在嚴重的閃爍( Blinking)行為，跨度從幾毫秒到幾分鐘不等，其主要原因是量子點的表面缺陷所引發的非輻射復合過程。[15—17]

圖0. 4 不同量子點的實際發光峰范圍[3]

圖0. 5 (a) CdSe/ZnS量子點;(b) CdSe/CdS量子棒;(c) CdSe量子片的吸收和發射光譜