单纳米晶体CdSe/ZnS光致发光闪烁特性及光子反聚束效应

摘要

半导体纳米晶体由于其独特的光学与电学性质,可应用于物理、化学和生物学等领域,引起了人们的广泛关注。在其诸多特性之中,荧光闪烁即发光间歇性质是单半导体纳米晶体最受关注的性质之一。本文采用自组单分子共焦显微镜系统研究了CdSe/ZnS单纳米晶体的光致发光闪烁特性,并测量了它的二次相干函数g(2)(τ),证明了其发光具有光子反聚束效应。本论文主要内容如下:
　　 第一章,我们简单介绍了半导体纳米晶体的荧光闪烁现象及其属性,其中包括它的态密度、表面效应等,最后介绍了半导体纳米晶体在众多领域中的应用。
　　 第二章,我们概括介绍了量子点荧光闪烁特性及引起这种特性的物理过程,进一步介绍了对荧光闪烁统计特性的调制。详细介绍了单分子显微镜系统的使用及单分子样品的制备,实验中用氩离子激光经高数值孔径物镜聚焦激发单量子点,所得荧光经同一物镜返回并为高灵敏探测器所收集。最后,我们介绍了收集数据的各种高灵敏探测器。
　　 第三章,我们从理论和实验两个方面研究了单量子点CdSe/ZnS发光的光子反聚束效应。我们使用单分子激光显微镜系统与HBT实验结合首先测量了单量子点的荧光光强随时间的变化,观测到荧光闪烁现象；随后测量了单量子点的二次相干函数g(2)(τ),从测量曲线中得到g(2)(0)<1,确定了单量子点作为单光子源的量子性质。并且通过反聚束曲线,我们使用指数方程拟合得出量子点CdSe/ZnS的荧光寿命约为22.3ns,与理论基本符合。
　　 第四章,我们简要总结了本论文的研究结果,并对进一步的研究工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 半导体纳米晶体

1.2.1 半导体纳米晶体的能级结构

1.2.2 半导体纳米晶体的表面效应

第三节 半导体纳米晶体的应用

第四节 本论文的主要内容

第二章 纳米晶体荧光闪烁(blinking)特性及其测量

第一节 纳米晶体荧光闪烁特性及物理机制

第二节 关于量子点荧光闪烁的调制

第三节 单分子荧光探测

第四节 单分子激光扫描显微镜系统装置

第五节 单光子荧光信号探测仪器

2.5.1 液氮低温CCD

2.5.2 水冷光电倍增管

2.5.3 单光子计数器

第六节 本章小结

第三章 单量子点CdSe/ZnS光致发光闪烁特性和光子反聚束测量

第一节 光子反聚束

第二节 二次相干函数g(2)(τ)

第三节 光子反聚束实验发展

第四节 单量子点CdSe/ZnS光致发光的闪烁特性和光子反聚束测量

3.4.1 实验装置

3.4.2 单量子点CdSe/ZnS光致发光的闪烁特性

3.4.3 单量子点CdSe/ZnS光致发光的光子反聚束测量与分析

第五节 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

致谢

个人简历