基于量子点与量子阱共振能量转移的发光特性研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文作者姓名：王堡勇指导教师：迕送胜硒宜虽谴±生国型堂陡坐昱签硒窒压学位类别：王堂亟±学科专业：物望直王堂研究所：生国型堂陵坐昱签硒塞压2013年5月TheStudyofLuminescencePropertiesbasedonFuorescenceResonanceEnergyTransferbetweenQuantumDotandQuantumWellByWangHua-yongAThesisSubmittedtoUniversityofChineseAcade

2、myofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofPhysicsElectronicsInstituteofSemiconductorsChineseAcademyofSciencesMay,2013㈣8删3帆3哪!㈣3㈣孔㈣Y独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人或集体己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院大学或其它教育机构的学位或证书

3、所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。签名：日期：关于学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文：③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：导师签名：日期：摘要荧光共振能量转移(FRET)是指处于激发态

4、的能量供体“非辐射”地将能量传递给能量受体的能量转移过程，所谓“非辐射”，是指能量转移过程中能量供体不会发光的现象。对于一些不容易直接电泵发光的材料，FRET提供了一种使其问接高效率发光的方法。由湿化学方法合成的半导体胶体量子点具有低制造成本、高量子效率以及室温下的发光稳定性等优点。胶体量子点为球形芯一壳结构，壳层可以保护内核，提高发光效率，同时有助于控制闪烁效应，然而厚的壳层使得胶体量子点不容易直接电注入发光。本论文将电泵发光的量子阱器件能量通过FRET效应转移到胶体量子点上面，实现了胶体量子点的高效率发光。主要工作概括如下：1．研究了GaAs基光子晶体脊形波导

5、激光器模式特性，发现了光予晶体结构对激光器的纵模特性有很好的改善效果。光子晶体的晶格常数和半径与晶格常数比分别为5岬和10％。实验结果表明，光子晶体脊形波导激光器减少了普通脊形波导激光器里存在的多个模式竞争的不利影响，改善了激光器的模式特性。2．设计并制作了光子晶体GaNLED，实现比无光子晶体GaNLED的出光功率提高21％以上。提出了光子晶体GaNLED器件结构设计方案，完成曝光、显影、ICP刻蚀等工艺，研制了光子晶体GaNLED器件。完成工艺的光子晶体区域边缘光滑，满足实验的要求。采用积分球收集LED发出的光来测试LED的P．I-v曲线，测试了刻蚀p-GaN

6、深度达400nm(已刻穿有源区量子阱结构)的LED，不同电流下输出功率与品格常数、半径与晶格常数比关系。研究发现：50mA输入电流下，晶格常数为149m、半径与晶格常数比为25％的光子晶体GaNLED输出功率比无光子晶体GaNLED提高21．90％。3．研究了可见光与近红外波段胶体量子点的发光特性。研究了近红外胶体量子点光谱随温度和泵浦功率的变化规律，在3种温度(一185，一100，30℃)下，近红外波段胶体量子点发光光谱中心波长随着泵浦功率的增加而蓝移，半高宽随着泵浦功率的增加而逐渐增加。与近红外胶体量子点不同的是，可见光胶体量子点发光光谱的中心波长随温度和泵浦

7、光功率的增加而发生红移。同时我们测试了荧光寿命随泵浦功率、泵浦时间变化曲线。I4．利用光子晶体GaNLED实现了到胶体量子点的FRET，转移效率达到79．50％。采用滴落涂布法将两种发光材料(染料分子和胶体量子点)引入光子晶体GaNLED中。对于染料分子和胶体量子点，晶格常数为149m时，半径与晶格常数比为25％的光子晶体GaNLED对能量转移率都有提高作用，通过对LED引入胶体量子点前后寿命对比，验证了LED和胶体量子点之间发生了FRET效应。关键词：荧光共振能量转移，胶体量子点，光子晶体，发光器件IIAbstractFluorescenceresonancee

8、nergy