量子光學(xué)與光子學(xué)的融合-量子點(diǎn)自組裝光子晶體光纖

內(nèi)容概要

《量子光學(xué)與光子學(xué)的融合:量子點(diǎn)自組裝光子晶體光纖》講述了量子點(diǎn)和光子晶體光纖是目前處于國際研究前沿的兩種人造材料，前者體現(xiàn)了對電子能帶的控制作用，而后者則體現(xiàn)了對光子能帶的控制作用?！读孔庸鈱W(xué)與光子學(xué)的融合:量子點(diǎn)自組裝光子晶體光纖》旨在將量子點(diǎn)與光子晶體光纖結(jié)合，以便實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制電子和光子，為高效的新型光源和激光器等光子器件的研制成功提供新的可能。

作者簡介

張曉松，天津理工大學(xué)副研究員，碩士生導(dǎo)師，功能材料系副主任。南開大學(xué)光學(xué)專業(yè)博士學(xué)位，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程博士后。主要從事納米光子材料、量子點(diǎn)、量子點(diǎn)光子器件、光子晶體光纖及其應(yīng)用等方面的科學(xué)研究工作。主持多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金、天津市自然科學(xué)基金等科研項(xiàng)目，參加多項(xiàng)國家和省部級(jí)科研項(xiàng)目。累計(jì)申請發(fā)明專利40項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50篇，被SCI、EI檢索50篇。獲南開區(qū)首屆青年博士科技創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)。中國電子學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。

書籍目錄

第1章 概述 1.1 量子點(diǎn)——高性能的發(fā)光材料 1.1.1 量子點(diǎn)概述 1.1.2 量子點(diǎn)的性質(zhì) 1.1.3 量子點(diǎn)的分類 1.1.4 量子點(diǎn)的制備方法 1.1.5 量子點(diǎn)的表面修飾 1.1.6 量子點(diǎn)的應(yīng)用 1.2 光子晶體光纖 1.2.1 光子晶體概述 1.2.2 光子晶體光纖概述 1.2.3 光子晶體光纖理論分析 1.2.4 光子晶體光纖的特性 1.3 本書的選題意義及研究內(nèi)容 1.3.1 選題意義 1.3.2 研究內(nèi)容 第2章 稀土摻雜量子點(diǎn)的制備及光譜特性研究 2.0引言 2.1 Er3+摻雜ZnS量子點(diǎn)的制備及其光譜特性研究 2.1.1 制備與表征 2.1.2 結(jié)果與討論 2.2 Er3+，Yb3+共摻雜ZnS量子點(diǎn)的制備及其光譜特性研究 2.2.1 制備與表征 2.2.2 結(jié)果與討論 2.3 Er3+摻雜PbS量子點(diǎn)的制備及其光譜特性研究 2.3.1 制備與表征 2.3.3 結(jié)果與討論 2.4 Eu3+摻雜ZnS量子點(diǎn)的制備及其光譜特性研究 2.4.1 制備與表征 2.4.2 結(jié)果與討論 2.5 本章總結(jié) 第3章 過渡金屬摻雜量子點(diǎn)的制備及發(fā)光性能研究 3.1 ZnS：Cu和ZnS：Cu，Al量子點(diǎn)的制備與表征 3.1.1 ZnS：Cu量子點(diǎn)的制備 3.1.2 ZnS：Cu，Al量子點(diǎn)的制備 3.2 ZnS：Cu和ZnS：Cu，Al量子點(diǎn)的表征結(jié)果與討論 3.2.1 ZnS：Cu和ZnS：Cu，Al量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)性質(zhì) 3.2.2 ZnS：Cu和ZnS：Cu，Al量子點(diǎn)的結(jié)果與討論 3.3 本章總結(jié) 第4章 核／殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的制備及發(fā)光性能研究 4.1 ZnS：Mn/ZnS量子點(diǎn)的制備與發(fā)光性能研究 4.1.1 ZnS：Mn和ZnS：Mn/ZnS量子點(diǎn)的制備與表征 4.1.2 結(jié)果與討論 4.2 ZnS：Pb/ZnS量子點(diǎn)的制備與發(fā)光性能研究 4.2.1 ZnS：Pb和ZnS：Pb/ZnS量子點(diǎn)的制備與表征 4.2.2 結(jié)果與討論 4.3 ZnS：Er/ZnS量子點(diǎn)的制備與發(fā)光性能研究 4.3.1 ZnS：Er/ZnS量子點(diǎn)的制備與表征 4.3.2 結(jié)果與分析 4.4 ZnS：Eu/ZnS量子點(diǎn)的制備與發(fā)光性能研究 4.4.1 ZnS：Eu/ZnS量子點(diǎn)的制備與表征 4.4.2 結(jié)果與分析 4.5 本章總結(jié) 第5章 非摻雜ZnS量子點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì) 5.1 水相法制備ZnS量子點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì)研究 5.2 液相—固相—溶液相法（LSS）制備ZnS量子點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì)研究 5.3 本章總結(jié) 第6章 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖研究 6.1 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖實(shí)驗(yàn)研究 6.1.1 短距離全組裝量子點(diǎn)光纖 6.1.2 長距離全組裝量子點(diǎn)光子晶體光纖 6.1.3 選擇性長距離量子點(diǎn)組裝光子帶隙光纖 6.1.4 微區(qū)范圍內(nèi)量子點(diǎn)的附著性能研究 6.2 量子點(diǎn)組裝光子晶體理論研究與數(shù)值分析 6.2.1 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 6.2.2 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖的數(shù)值模擬 6.3 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖導(dǎo)波特性研究 6.4本章總結(jié) 第7章 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖光子器件研究  7.1 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖激光器研究 7.1.4 模擬實(shí)驗(yàn)裝置 7.1.2理論模型 7.1.3 理論模型的數(shù)值分析結(jié)果 7.2 量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖光子器件實(shí)驗(yàn)研究 7.2.1 測試實(shí)驗(yàn)裝置 7.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 7.3 本章總結(jié)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   納米微粒的表面修飾技術(shù)是一門新興學(xué)科，國際材料會(huì)議提出了納米顆粒的表面工程新概念。所謂納米微粒的表面工程就是用物理、化學(xué)方法改變納米微粒表面的結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，從而賦予微粒新的機(jī)能并使其物性（如粒度、流動(dòng)性、電氣特性等）得到改善，實(shí)現(xiàn)人們對納米微粒表面的控制。 在量子點(diǎn)應(yīng)用中，一個(gè)重要的方面是對量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾，主要基于三個(gè)方面的原因。一是提高熒光效率，無論是水相還是有機(jī)相合成的量子點(diǎn)，都不可避免地存在很多表面缺陷，通過有機(jī)配體或無機(jī)半導(dǎo)體表面包覆后，可以有效地鈍化表面，使得熒光效率增強(qiáng)，尤其是無機(jī)核／殼結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)。二是提高光學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性，通過表面修飾將量子點(diǎn)內(nèi)核和外界環(huán)境隔離，使其在不同應(yīng)用環(huán)境中都能保持原有熒光性質(zhì)。三是使其具有生物相容性。生物標(biāo)記要求量子點(diǎn)具有水溶性，其外層還必須具有和生物分子偶聯(lián)的官能團(tuán)，通常利用有機(jī)金屬法合成的量子點(diǎn)需要通過表面修飾而獲得水溶性，偶聯(lián)官能團(tuán)則通過共價(jià)合成或靜電吸附作用來獲得。 目前普遍應(yīng)用的表面修飾技術(shù)分為有機(jī)配體修飾和無機(jī)核／殼結(jié)構(gòu)兩種，有機(jī)配體修飾較易控制，但由于表面配位作用存在吸附一脫附平衡，因此會(huì)影響量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。而無機(jī)核／殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)是在一種在納米粒子表面再生長一層寬帶隙半導(dǎo)體或惰性無機(jī)物（如SiO2），而使核的發(fā)光得到增強(qiáng)。如用CdS包覆CdSe量子點(diǎn)以后，其帶邊熒光增強(qiáng)，熒光量子產(chǎn)率明顯提高。近年來已經(jīng)研究的核／殼結(jié)構(gòu)體系，如CdSe／ZnS，CdSe／ZnSe，CdSe／CdS，CdS／ZnS，CdS／HgS，CdS／HgS／CdS等均證實(shí)了選擇合適的修飾層能明顯提高量子點(diǎn)的發(fā)光效率。但是在選擇殼層材料時(shí)需要對兩種材料的品格尺寸及核／殼尺寸進(jìn)行研究，避免造成品格失配。本章主要在前面制備量子點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用ZnS作為殼層材料制備與內(nèi)核同基質(zhì)的核／殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，并對其發(fā)光性能進(jìn)行研究。 4.1 ZnS：Mn／ZnS量子點(diǎn)的制備與發(fā)光性能研究 目前對ZnS：Mn量子點(diǎn)進(jìn)行了一些系列研究，利用水相法在ZnS：Mn量子點(diǎn)的表面上，原位包覆了一層ZnS，形成核／殼結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)。根據(jù)奧斯特瓦爾德熟化理論，再加入的Zn2+、和S2—在ZnS：Mn量子點(diǎn)的表面反應(yīng)，不是單獨(dú)成核另外生成ZnS納米粒子。新形成的ZnS層包覆在ZnS：Mn的表面修飾了其表面輻射缺陷中心和懸掛鍵。其他體系的實(shí)驗(yàn)也證明再加入的反應(yīng)原料更傾向于在已生成的納米粒子表面生長，而不單獨(dú)成核。

編輯推薦

《量子光學(xué)與光子學(xué)的融合:量子點(diǎn)自組裝光子晶體光纖》從課題的目標(biāo)出發(fā)，從材料制備人手，研究制備稀土摻雜量子點(diǎn)、過渡金屬摻雜量子點(diǎn)、核／殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)、非摻雜量子點(diǎn)等多種量子點(diǎn)材料，探索在一定條件下通過調(diào)節(jié)顆粒尺寸和摻雜成分來實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)自發(fā)輻射進(jìn)行調(diào)控的方法。并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行量子點(diǎn)組裝到光子晶體光纖的實(shí)驗(yàn)和理論研究，以量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖作為增益介質(zhì)，對量子點(diǎn)組裝光子晶體光纖激光器理論和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬。

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