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1、硒化铅量子点论文：以PMMA为基底的PbSe量子点光纤材料制备及研究【中文摘要】量子点是一种准零维半导体纳米晶体,在光纤通信领域,直径为(4~7nm)的PbSe量子点在传统的光通信波段(1.2~1.8μm)处有明显的吸收和发射谱。相比于现在广泛应用于通信领域的掺铒光纤放大器,量子点光纤放大器具有:宽波带、高增益、低噪声等众多优点,因此它将更适用于宽波带的波分复用通信。但量子点表面能过高,使得它极易团聚,而团聚将极大的影响量子点的发光特性。将PbSe量子点掺杂到构成塑料光纤的主要材料聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate,P
2、MMA)中,制备出PbSe/PMMA量子点光纤材料(纳米复合材料)。一方面,可以利用PMMA大分子聚合物分子链之间的排斥作用,有效防止PbSe量子点的团聚;另一方面PMMA材料为塑料光纤的主要成分,具有很高的可加工性,为今后使用PbSe/PMMA纳米复合材料构成量子点塑料光纤放大器奠定了基础。本文分别通过激光脉冲烧蚀法、水相共混法、油相原位聚合法制备出了PbSe/PMMA纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)对PbSe/PMMA纳米复合材料进行了表征,并用紫外可见近红外分光光度仪和荧光光谱仪分析了PbSe/
3、PMMA纳米复合材料的吸收谱和荧光发射谱。结果表明:(1)利用激光脉冲烧蚀法制备PbSe/PMMA纳米复合材料时,当激光能量密度增加到2.8J/cm2时,开始有量子点生成,量子点尺寸约为13nm,生成的量子点尺寸随入射激光能量密度的提高而呈减小的趋势。当激光能量密度增加到4.3J/cm2时,量子点尺寸减小到6nm。(2)利用水相共混法制备的PbSe/PMMA纳米复合材料中的PbSe量子点平均粒径为5nm,其团聚效应要明显弱于纯水相PbSe量子点。该复合材料在室温下经过120天搁置之后,无团聚现象发生。(3)利用油相原位聚合法制备出的PbSe/PM
4、MA纳米复合材料中PbSe量子点平均尺寸随PbO与Se反应温度的增加而增加,在1064nm激励光照射下,观测到PbSe/PMMA纳米复合材料有强荧光辐射,其辐射峰的半高全宽为100~300nm,峰值波长1431nm~2365nm。峰值波长与量子点尺寸密切相关,且辐射与吸收波长峰值存在15~72nm的斯托克斯频移。最后本文对制备PbSe量子点掺杂PMMA光纤的工艺进行了初步的探索,提出了如提拉法和模板法等多种可行方案,并分析了这些方法的优劣,为今后制备高性能的量子点掺杂光纤提供了一定的指导和借鉴作用。【英文摘要】Quantumdots(QDs)ar
5、equasi-zero-dimensionalsemiconductornanocrystals.PbSeQDinthediameterof(4~7nm)hasdesirableabsorptionandemissioninthenear-infraredcommunicationband(1.2~1.8mm).Comparedwiththeconventionalerbium-dopedopticalfiberamplifiers(EDFAs),QDdopedopticalfiberamplifiers(QDFAs)haveawiderwave
6、band,higherflattengainandlowernoise,whichisfavorableforbroadbandwavelengthdivisionmultiplexing(WDM)communication.However,thesurfaceenergyofquantumdotsissohighthatitiseasilytobeagglomeratedeachother,resultingintomovingabsorption-emissionwavelengthsduetosizedependence.Inthisdis
7、sertation,foravoidingtheagglomerationofQDs,thePbSeQDsaredopedintoapolymethylmethacrylate,formingaPbSe/PMMAQDnanocompositematerial,ontheonehand,thePMMAmacromoleculepolymerchaincanpreventtheQDformingagglomeration,ontheotherhand,thePMMAisadesirableplasticmaterialthatcanbeusedasa
8、plasticopticalfibersusedincommunicaiotndevices.Weusethreedifferentme
