长春理工大学物理学院高功率半导体激光国家重点实验室，吉林 长春 130022
硒化铅胶体量子点（PbSe QDs）因其具有显著的多激子效应、大的激子波尔半径、宽的波长调控范围以及高的荧光量子产率等优异性能，在室温红外光电子器件领域有巨大的应用前景。然而，通过溶液法合成的PbSe QDs存在发光稳定性差和发光效率低等问题，进一步限制了它的发展，这是由量子点的表面易被氧化与载流子传输性能不佳所导致的。因此，本文围绕PbSe QDs的表面修饰工程对其迁移率、陷阱态、能级移动、发光效率以及稳定性改性方面的影响进行了系统论述，并总结了表面修饰工程在PbSe QDs太阳能电池、发光二极管和光电探测器等领域的应用现状，最后对该工程在光电子器件实际应用中存在的问题以及未来研究重点进行了展望。
光学器件 硒化铅胶体量子点 配体 光致发光 稳定性 光电子器件 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500004
1 郑州大学材料科学与工程学院, 郑州 450002
2 郑州大学国际学院, 郑州 450002
利用脱铁铁蛋白制备的纳米材料具有尺寸可控、单一等优点, 在催化方面同样具有很大优势。本文以脱铁铁蛋白为模板, 硒脲为硒源, 乙酸铵与乙酸铅为原料, 通过模板合成法和两步法制备脱铁铁蛋白/硒化铅(apo/PbSe)复合材料, 采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、荧光光谱仪(PL)等手段分析材料, 并测定了apo/PbSe复合材料在可见光下对废水染料甲基橙的催化降解性能。结果表明, 蛋白质内部的矿物核心主要物质为PbSe, 成功合成了apo/PbSe复合光催化剂。复合光催化剂的最佳实验条件为溶液pH=3.0, H2O2质量分数9%, 此时对甲基橙的降解效率最高可达97.10%, 五次循环降解实验证明了其光催化效率的稳定性。基于以上结果, 说明apo/PbSe具有良好的催化活性和稳定性, 并提出了apo/PbSe复合材料对甲基橙的光催化降解机理。
脱铁铁蛋白 复合材料 光催化 催化机理 apoferritin PbSe PbSe composite photocatalytic catalytic mechanism
浙江大学 物理学院 浙江省量子技术和器件重点实验室，浙江 杭州 310027
应用半导体非平衡载流子连续性方程模拟了PbSe光电导红外探测器参数对光电响应的影响，实验研制了小规模像元的x-y寻址型PbSe光电导焦平面阵列（FPA）探测器，像元尺寸为500 μm×500 μm，像元间距为500 μm。实验表征了PbSe FPA探测器像元的光电响应性能，有效像元率达到了100%。500 K温度黑体辐射和3.0V偏压下像元的黑体响应率的范围是70~146 mA/W，平均响应率和平均探测率分别达到了110 mA/W和5.5×109。像元的噪声等效温差（NETD）范围是15~81mK，平均噪声等效温差为32 mK。使用中波红外成像装置，初步演示了PbSe FPA探测器对350~450℃热辐射目标的红外成像。为后续研制高密度像元PbSe FPA探测器奠定了基础。
PbSe 红外探测 焦平面 热成像 PbSe infrared detection focal plane arrays thermal imaging
1 华南理工大学材料科学与工程学院，发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510640
2 华南理工大学分析测试中心，广东 广州 510640
3 华南理工大学物理与光电学院，广东 广州 510640
宽带可调谐中红外光源在光谱传感器以及医疗、环境监测等实际应用方面备受关注。目前，发光玻璃主要通过稀土离子掺杂来实现中红外波段发光，但其可调范围较小。PbSe量子点具有较窄的带隙、较大的玻尔半径，因而易实现量子限域效应。在低声子能量的锗酸盐玻璃中原位析出PbSe量子点，有望产生近中红外宽带可调谐荧光发射。本课题组利用管内熔融法成功制备了全固态PbSe量子点掺杂玻璃光纤，获得了覆盖1.8～2.8 μm的宽带可调谐发射，有望用于宽带可调谐中红外光源。
光子学报
2021, 50(10): 1014002
1 北京理工大学材料学院 工信部低维量子结构与器件重点实验室, 北京 100081
2 邯郸学院 化学化工与材料学院, 河北 邯郸 056005
硒化铅(PbSe)量子点具有宽红外光谱调控范围、高荧光量子产率和可溶液加工等特点, 成为一类重要的红外材料体系。与广泛研究的PbS量子点相比, PbSe量子点在空气中容易氧化, 从而严重破坏其光电特性, 制约了其应用的发展。壳层的包覆是有效提升PbSe量子点光学特性和化学稳定性的策略之一, 是推动PbSe量子点应用发展的材料研究方向。本文综述了PbSe核壳量子点的合成及其在光电探测、太阳能电池、激光器和光催化等领域的应用研究进展, 希望能够为国内研究者开展相关研究提供参考。
硒化铅 量子点 核壳结构 红外 光电 PbSe quantum dots core/shell infrared optoelectronics
1 太原学院 理化系, 山西 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
3 聊城大学物理科学与信息工程学院 山东省光通信科学与技术重点实验室, 山东 聊城 252000
通过溶液法合成了PbSe/TiO2复合纳米管, 并对其进行了微观形貌、晶体结构等的表征。结果表明, 制得的样品是由PbSe和TiO2两种材料构成的复合材料, 致密、均匀的TiO2薄膜包覆在PbSe纳米管表面。以氙灯为模拟光源, 通过对甲基橙的降解研究了PbSe/TiO2复合纳米管的光催化性能。结果显示, PbSe与TiO2之间形成的异质结使PbSe/TiO2复合纳米管具有较高的光催化性能, 比纯PbSe纳米管的催化降解率提高了约4.5倍。另外,对PbSe/TiO2复合纳米管光催化稳定性也进行了研究。
硒化铅 二氧化钛 纳米管 异质结 光催化 PbSe TiO2 nanotube heterojunction photocatalysis
长春工业大学 化学工程学院， 吉林 长春 130012
为提升聚合物太阳能电池的光电转换效率，在有源层中掺杂PbSe量子点，研究对电池性能的影响。首先采用热化学法制备PbSe量子点，通过改变油酸的添加量及反应时间，调控PbSe量子点的尺寸及结晶性。通过透射电子显微镜和X射线衍射，对量子点进行表征，确定最佳反应条件。然后将不同质量分数的PbSe量子点掺杂至结构为ITO/ZnO/PTB7∶PC71BM /MoO3 /Ag的聚合物太阳能电池中，通过J-V性能测试和紫外吸收光谱测试，分析了PbSe量子点对电池的影响机理。实验结果表明，当PbO与OA的量比为1∶2、反应时间为3 min时，可得到尺寸均匀分布在3～7 nm之间、结晶性较好的量子点，掺杂量子点质量分数为3%时，短路电流密度提升了8.37%，光电转换效率提升了37.41%，有效提升了聚合物太阳能电池的性能。
聚合物太阳能电池 PbSe量子点 有源层 掺杂 polymer solar cells PbSe quantum dots active layer doping
浙江工业大学光电智能化技术研究所, 浙江 杭州 310023
实验实现了基于钠铝硼硅酸盐玻璃的近红外PbSe量子点光纤放大器(QDFA),并在钠铝硼硅酸盐玻璃基底中,通过优化熔融-退火法的热处理条件,制备中心粒径为4.08~5.88 nm的PbSe量子点光纤。该QDFA由量子点光纤、波分复用器、隔离器、抽运源等构成。实验表明:QDFA在1260~1380 nm区间实现了信号光的放大,增益波长区间与量子点的粒径大小有关。当输入信号光功率为-17 dBm时,输出信号光增益为16.4 dB,-3 dB带宽达80 nm。实验观测到明显的激励阈值和增益饱和现象。与常规的掺铒光纤放大器以及少模掺铒光纤放大器相比,本研究的QDFA的激励阈值低、带宽大、噪声小。本研究设计的PbSe-QDFA为扩展光纤通信波段和工业化应用提供了一种新的途径。
光纤光学 PbSe量子点 量子点玻璃光纤 增益带宽 噪声 激励阈值 光学学报
2018, 38(11): 1106002
浙江工业大学光电子智能化技术研究所, 浙江 杭州 310023
用高温熔融二次热处理法,制备了钠铝硼硅酸盐PbSe量子点玻璃及量子点光纤。光纤中量子点的尺寸为4.73 nm±0.25 nm,吸收和辐射峰分别位于1450 nm和1500 nm。测量了量子点光纤的吸收谱、光致荧光(PL)光谱、PL峰值光强随抽运功率的变化,以及980 nm抽运功率在光纤中的衰减系数、PL峰值光强和PL峰值波长随光纤长度的变化。确定了量子点光纤随波长变化的衰减系数、抽运激励阈值功率和饱和功率。从能级跃迁、表面效应等方面解释了实验现象。
光纤光学 PbSe量子点玻璃 量子点玻璃光纤 光致荧光 光纤衰减系数 能级跃迁 光学学报
2018, 38(11): 1106001
