1、光電材料的光電性能測試實驗講義量子點是一種納米級別的半導體，通過對這種納米半導體材料施加一定的電場或光壓，它們便會發出特定頻率的光，而發出光的頻率會隨著這種半導體的尺寸的改變而變化，因而通過調節這種納米半導體的尺寸就可以控制其發出光的顏色，由于這種納米半導體擁有限制電子和電子空穴(Electronhole)的特性，這一特性類似于自然界中的原子或分子，因而被稱為量子點。量子點是一種重要的低維半導體材料，其三個維度上的尺寸都不大于其對應的半導體材料的激子玻爾半徑的兩倍。量子點一般為球形或類球形，其直徑常在2-20nm之間。常見的量子點由IV、II-VI，IV-VI或III-V元素組成。具體的例子有

2、硅量子點、鍺量子點、硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硒化鋅量子點、硫化鉛量子點、硒化鉛量子點、磷化銦量子點和砷化銦量子點等。圖1半導體量子點的發光照片量子點獨特的性質基于它自身的量子效應，當顆粒尺寸進入納米量級時，尺寸限域將引起尺寸效應、量子限域效應、宏觀量子隧道效應和表面效應，從而派生出納米體系具有宏觀體系和微觀體系不同的低維物性，展現出許多不同于宏觀體材料的物理化學性質，在非線形光學、磁介質、催化、醫藥及功能材料等方面具有極為廣闊的應用前景，同時將對生命科學和信息技術的持續發展以及物質領域的基礎研究發生深刻的影響。一實驗目的1了解量子點材料；2了解量子點材料的發光原理；3了解真空

3、旋轉涂膜機的操作。二實驗原理由于受量子點尺寸限域效應的影響，半導體量子點的發光原理如圖2所示，當一束光照射到半導體量子點材料上，半導體量子點受光激發后能夠產生電子-空穴對(即激子)電子和空穴復合的途徑主要有：(1)電子和空穴直接復合，產生激子態發光。由于量子尺寸效應的作用，所產生的發射光的波長隨著顆粒尺寸的減小而藍移；(2)通過表面缺陷態間接復合發光。在納米顆粒的表面存在著許多懸掛鍵，從而形成了許多表面缺陷態。當半導體量子點材料受光激發后，光生載流子以極快的速度受限于表面缺陷態而產生表面態發光；(3)通過雜質能級復合發光。如果量子點的表面存在著許多缺陷，對電子和空穴的俘獲能力很強，電子和空穴一

4、旦產生就被俘獲，使得它們直接復合的幾率很小，從而使得激子態的發光就很弱，甚至可以觀察不到，而只有表面缺陷態的發光。為了消除由于表面缺陷引起的缺陷態發光而得到激子態的發光，常常設法制備表面完整的量子點或者通過對量子點的表面進行修飾來減少其表面缺陷，從而使電子和空穴能夠有效地直接復合發光。圖2半導體量子點的光致發光原理圖三實驗步驟實驗物品：量子點、石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚氯乙烯（PVC）基片實驗試劑：乙醇1量取聚乙烯吡咯烷酮乙醇分散液5mL；2. 稱取量子點、石墨烯等材料約0.10.5g；加入到聚乙烯吡咯烷酮乙醇分散液中，充分攪拌510min，得到量子點（或石墨烯）聚乙烯吡咯烷酮乙醇分散液；3. 用乙醇將PVC基片表面清洗干凈，烘干備用；4. 稱取量子點（或石墨烯）聚乙烯吡咯烷酮乙醇分散液0.51mL，將其滴加在PVC基片上,利用旋轉涂膜機進行旋涂，控制旋涂時間（低轉速500轉/分30s；高轉速2000轉份20s）與旋涂次數（12次），完成量子點（或石墨烯）聚乙烯吡咯烷酮薄膜的沉積，并將其放置于真空干燥箱中烘干；5測試量子點聚乙