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Mn掺杂ZnSe量子点变温发光性质研究

袁曦 郑金桔 李海波 赵家龙

袁曦, 郑金桔, 李海波, 赵家龙. Mn掺杂ZnSe量子点变温发光性质研究[J]. 中国光学, 2015, 8(5): 806-813. doi: 10.3788/CO.20150805.0806
引用本文: 袁曦, 郑金桔, 李海波, 赵家龙. Mn掺杂ZnSe量子点变温发光性质研究[J]. 中国光学, 2015, 8(5): 806-813. doi: 10.3788/CO.20150805.0806
YUAN Xi, ZHENG Jin-ju, LI Hai-bo, ZHAO Jia-long. Temperature-dependent photoluminescence properties of Mn-doped ZnSe quantum dots[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5): 806-813. doi: 10.3788/CO.20150805.0806
Citation: YUAN Xi, ZHENG Jin-ju, LI Hai-bo, ZHAO Jia-long. Temperature-dependent photoluminescence properties of Mn-doped ZnSe quantum dots[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5): 806-813. doi: 10.3788/CO.20150805.0806

Mn掺杂ZnSe量子点变温发光性质研究

doi: 10.3788/CO.20150805.0806
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(No.11274304);吉林省科技发展计划重点科技攻关资助项目(No.20150204067GX)
详细信息
    通讯作者:

    袁 曦(1987—),女,辽宁本溪人,讲师,2009年于吉林大学获得学士学位, 2014年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事半导体量子点的光学性质表征和光电器件方面的研究。E-mail:xiaqing0731@163.com

    郑金桔(1980—),女,浙江台州人,副教授,2002年于重庆师范大学获得学士学位,2010年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事过渡金属掺杂的半导体纳米晶的制备和光电子学性质方面的研究。E-mail: zhengzhao2007@163.com

    李海波(1962—),男,浙江宁波人,教授,博士生导师,1984年、1989年、1995年分别于吉林大学获得学士、硕士、博士学位,主要从事无机纳米材料的磁学和光学性质及光电器件方面的研究。 E-mail:lihaobo@jlnu.edu.cn

    赵家龙(1963—),男, 辽宁岫岩人,教授,博士生导师,1986年、1989 年分别于吉林大学获得学士、硕士学位,2001年于日本筑波大学获得博士学位,2001-2007年分别于德国美因茨大学和美国华盛顿大学做博士后,主要从事量子点材料及发光器件方面的研究。 E-mail:zhaojl@jlnu.edu.cn

  • 中图分类号: TN304.25

Temperature-dependent photoluminescence properties of Mn-doped ZnSe quantum dots

  • 摘要: 量子点(QD)照明器件中电流导致的焦耳热会使其工作温度高于室温,因此研究量子点的发光热稳定性十分重要。本文利用稳态光谱和时间分辨光谱研究了具有不同壳层厚度的Mn掺杂ZnSe(Mn: ZnSe)量子点的变温发光性质,温度范围是80~500 K。实验结果表明,厚壳层(6.5单层(MLs))Mn: ZnSe量子点的发光热稳定性要优于薄壳层(2.6 MLs)的量子点。从80 K升温到400 K的过程中,厚壳层Mn: ZnSe量子点的发光几乎没有发生热猝灭,发光量子效率在400 K高温下依然可以达到60%。通过对比Mn: ZnSe量子点的变温发光强度与荧光寿命,对Mn: ZnSe量子点发光热猝灭机制进行了讨论。最后,为了研究Mn: ZnSe量子点的发光热猝灭是否为本征猝灭,对具有不同壳层厚度的Mn: ZnSe量子点进行了加热-冷却循环(300-500-300 K)测试,发现厚壳层的Mn: ZnSe量子点的发光在循环中基本可逆。因此,Mn: ZnSe量子点可以适用于照明器件,即使器件中会出现不可避免的较强热效应。
  • 图  1  壳层厚度分别为2.6 MLs(a)和6.5 MLs(b)的Mn∶ZnSe量子点的变温光谱,温度范围为80~500 K,激发波长为356 nm,插图中给出的是相应的量子点电镜照片

    Figure  1.  Temperature-dependent PL spectra of Mn∶ZnSe(2.6 MLs)(a) and Mn∶ZnSe(6.5 MLs)(b) QDs from 80 to 500 K,under excitation at 365 nm. The inset shows the typical TEM image of the QDs

    图  2  Mn∶ZnSe量子点的温度依赖的发光峰能量(a)和发光半高宽(b),实线为拟合曲线

    Figure  2.  Temperature-dependent PL peak energy(a) and FWHM(b) of Mn∶ZnSe QDs. Solid lines represent the fitting curves

    图  3  壳层厚度分别为2.6 MLs(a)和6.5 MLs(b)的Mn∶ZnSe量子点的温度依赖荧光衰减曲线,激发波长为365 nm

    Figure  3.  Temperature-dependent PL decay curves of Mn∶ZnSe(2.6 MLs)(a) and Mn∶ZnSe(6.5 MLs)(b) QDs under excitation at 365 nm

    图  4  壳层厚度分别为2.6 MLs(a)和6.5 MLs(b)的Mn∶ZnSe量子点的发光积分强度(方块)与荧光寿命(圆环)随温度的变化曲线,其中发光积分强度在80 K处归一化

    Figure  4.  Temperature-dependent integrated PL intensities (square) and average lifetimes(circle) of Mn∶ZnSe(2.6 MLs) (a) and Mn∶ZnSe(6.5 MLs)(b) QDs,the integrated PL intensities were normalized at 80 K

    图  5  壳层厚度分别为2.6 MLs(a)和6.5 MLs(b)的Mn∶ZnSe量子点的发光积分强度在加热-冷却循环过程中的变化,黑色实心方块为升温过程,红色空心圆环为降温过程

    Figure  5.  Temperature-dependent integrated PL intensities of Mn∶ZnSe(2.6 MLs)(a) and Mn∶ZnSe(6.5 MLs)(b) QDs in heating-cooling cycle processes. Black solid squares refer to the heating processes,while red open circles represent the cooling processes

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-03-11
  • 录用日期:  2015-05-13
  • 刊出日期:  2015-01-25

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