研究目的
开发具有高光致发光量子产率的锰和铜共掺杂二维硫化锌纳米结构,用于潜指纹显现和白光产生应用。
研究成果
锰和铜共掺杂的硫化锌纳米结构实现了高达62%的高光致发光量子产率(PLQY),并成功应用于潜指纹可视化(具有高对比度)及长达60天的陈旧指纹检测。通过白光LED展示了其具备良好发光效率和稳定性的白光发射性能。这种共掺杂方法为调控半导体纳米材料的光学特性提供了通用策略,在安防与照明应用中具有重要价值。
研究不足
该研究仅限于含特定掺杂剂的硫化锌基材料;实际应用中的可扩展性和长期稳定性可能需要进一步研究。较高的铜掺杂浓度会因缺陷诱导的非辐射能量转移而降低光致发光量子产率。
1:实验设计与方法选择:
采用无表面活性剂的简单化学共沉淀法合成,利用取向附着生长机制形成二维纳米片。
2:样品选择与数据来源:
合成了不同铜浓度(0-1.0 mol%)的ZnS、ZnS:Mn及ZnS:Mn-Cu纳米结构,所用试剂为Sigma和Merck分析纯级化学品。
3:0 mol%)的ZnS、ZnS:
3. 实验仪器与材料清单:包括透射电镜(Tecnai T-20)、X射线衍射仪(Bruker D8)、X射线光电子能谱仪(PHI Quantera)、紫外-可见分光光度计(日立U-3010)、光致发光光谱仪(珀金埃尔默LS-55)、氙灯时间分辨PL系统、光纤光谱仪(Avantes AvaSpec-2048-2)、照度计(LX-101)。材料包含醋酸锌二水合物、醋酸锰、硫化钠、醋酸铜、聚乙烯醇、乙醇。
4:实验仪器与材料清单:
4. 实验步骤与操作流程:将前驱体溶于乙醇后逐滴加入硫化钠,经搅拌、离心、洗涤、干燥完成合成;白光LED制备通过配制PVA水凝胶,混合样品涂覆于紫外LED芯片并干燥。
5:0)、X射线衍射仪(Bruker D8)、X射线光电子能谱仪(PHI Quantera)、紫外-可见分光光度计(日立U-3010)、光致发光光谱仪(珀金埃尔默LS-55)、氙灯时间分辨PL系统、光纤光谱仪(Avantes AvaSpec-2048-2)、照度计(LX-101)。材料包含醋酸锌二水合物、醋酸锰、硫化钠、醋酸铜、聚乙烯醇、乙醇。 实验步骤与操作流程:
5. 数据分析方法:XRD用于结构分析,TEM与HAADF观察形貌,UV-Vis测试吸收特性,PL分析发光性能,时间分辨PL测定寿命,MATLAB和ImageJ处理指纹图像,CIE计算色度参数。
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获取完整内容-
Transmission Electron Microscope
Tecnai T-20
FEI
Used for high angle annular dark field (HAADF) and transmission electron microscopy to study morphology and structure of nanostructures.
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X-ray Diffractometer
Bruker D8
Bruker
Used for powder X-ray diffraction (XRD) measurements to analyze crystal structure.
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UV-Vis Spectrophotometer
Hitachi U-3010
Hitachi
Used to record UV-Vis absorption spectra.
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PL Spectrofluorometer
PerkinElmer LS-55
PerkinElmer
Used to determine PL emission properties.
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Optical Fiber Spectrometer
Avantes AvaSpec-2048-2
Avantes
Used to record emission spectra of fabricated WLEDs.
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XPS Instrument
PHI Quantera
ULVAC-PHI
Used for X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) investigations to analyze elemental composition.
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LUX Meter
LX-101
Not specified in paper
Used to measure light intensity.
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UV-LED Chip
Not specified in paper
Commercially available
Used as a light source for WLED fabrication and excitation in experiments.
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