1 国家能源集团 绿色能源与建筑研究中心，北京 102211
2 北京低碳清洁能源研究院，北京 102211
为在新型纳米结构太阳能电池中应用ZnO纳米柱阵列材料，则要求能够对纳米柱的几何形貌与光电物理性质进行裁剪与操控。本文使用电沉积方法制备了ZnO纳米柱阵列，通过在电解液中使用Al（NO3）3 和NH4NO3，实现了对纳米柱晶体质量、直径、阵列密度、柱间距、Al掺杂浓度、光学带隙、近带边发射、斯托克斯位移等物理性质的调控。其可在28~102 nm范围内操控ZnO纳米柱的直径。NH4NO3的使用可将纳米柱的阵列密度降低至2.7×109 /cm2及将纳米柱间距增大至164 nm。电解液中NH4NO3的使用可将ZnO纳米柱中的Al/Zn重量比提升至2.92%，结果表明NH4NO3可以有效地促进ZnO纳米柱的Al掺杂。通过Al（NO3）3与NH4NO3可以对ZnO纳米柱的光学带隙在3.36~3.55 eV范围内进行裁剪，并对ZnO纳米柱的近带边发射性质进行操控。Al（NO3）3的引入使ZnO纳米柱的斯托克斯位移增大至200 meV。NH4NO3能够有效地将样品的斯托克斯位移降低至26 meV。通过使用Al（NO3）3 和NH4NO3实现了对ZnO纳米柱阵列几何形貌与光电物理性质的有效裁剪，获得了高质量的纳米柱阵列材料。
氧化锌 硝酸铵 硝酸铝 电沉积 光学带隙 斯托克斯位移 ZnO ammonium nitrate aluminum nitrate electrodeposition optical band gap energy stokes shift
牡丹江师范学院 物理与电子工程学院, 黑龙江省超硬材料重点实验室, 黑龙江 牡丹江 157011
在二能级系统近似下,对CuInS2/ZnS量子点光纤的发光性质进行理论计算,得到在不同量子点荧光寿命、斯托克斯频移和吸收-发射截面时,量子点发光沿光纤的传输情况。结果表明,当3个参数一定时,量子点光纤的发光强度随着光纤长度的增加而增加,但最后都趋于饱和或有所下降。当光纤长度一定时,荧光寿命、斯托克斯频移和吸收-发射截面每变化原来数值的1倍,光纤发光的相对强度分别改变7.1,10.52和2.8,因此斯托克斯频移对光纤发光强度的影响最大,其次为荧光寿命,影响最小的是吸收-发射截面。但是对光谱峰值位置影响最大的是吸收-发射截面,在 80 cm光纤中,截面每增加1倍,光谱红移5.36 nm。理论计算的发光强度随光纤长度的变化趋势符合文献中的实验数据。本文为量子点光纤中掺杂材料的选择提供了一种实用的方法。
量子点光纤 荧光寿命 吸收-发射截面 斯托克斯频移 quantum dot fiber fluorescence lifetime absorption- emission cross-section Stokes shift
1 上海大学 物理系, 上海 200444
2 中国科学院上海高等研究院, 上海 201210
拉曼光谱仪是一种常用的光学分析手段, 目前国内市场上存在许多小型的便携式拉曼光谱仪, 虽然操作简单, 但光谱分辨率及探测范围有限。文章设计并搭建了一台具有显微原位测温功能的大型拉曼光谱仪系统, 测试结果表明, 系统能够探测的波数范围为-6 000~325 cm-1、275~6 000 cm-1, 光谱分辨率可达到0.7 cm-1。将其与已经商业化的便携式拉曼光纤探头对比, 对标准样品硅片及其他样品的测试结果表明: 该系统具有更高的信噪比及灵敏度, 对激发光、杂散光的滤除效果更优, 能够探测到样品的反斯托克斯拉曼信号, 具有原位探测样品表面温度的能力。
显微拉曼 反斯托克斯位移 原位测温 microscopic Raman anti-Stokes shift temperature measurement in suit
传统的BODIPY荧光染料具有荧光量子效率高、 摩尔消光系数大、 紫外吸收和荧光发射峰窄等优点, 然而这类荧光染料普遍存在荧光发射波长短和Stokes位移小的缺点, 因而限制了它们在体内生物传感及成像方面的广泛应用。 为了得到荧光发射波长较长和Stokes位移大的BODIPY荧光染料, 以BODIPY母核为基本结构, 通过在它的8位连接吸电子性质的酯基来增加分子内电荷转移程度, 同时在其3,5位引入供电子的芳香取代基增加分子的π共轭结构, 合成得到了一类8位酯基取代的新型BODIPY荧光染料。 所得到的新型BODIPY荧光染料的化学结构经过1H NMR, 13C NMR和HR-MS得以确认。 光谱测试结果表明, 这类染料的紫外吸收光谱(λabs=536 nm)和荧光发射光谱(λem=592 nm)与普通的BODIPY相比都发生显著红移(80 nm), 并且保持了较高的荧光量子效率(Ф=0.43)。 此外, 这类BODIPY荧光染料的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱几乎完全分开, Stokes位移长达60 nm, 可以有效地避免自吸收和生物样品的背景干扰。 密度泛函理论计算结果表明, 这种相对较大的Stokes位移主要是由于染料分子在基态和激发态下不同的几何构型所造成的。 该类化合物的光物理性能受溶剂的影响小, 是一类性能优良的新型荧光染料。 细胞成像结果表明, 染料1具有良好的细胞渗透性和光稳定性, 可以实现对细胞的荧光成像。
光谱性质 近红外 细胞成像 Stokes位移 BODIPY BODIPY Spectroscopic properties Near-infrared region Cell imaging Stokes shift 光谱学与光谱分析
2014, 34(11): 3034
使用电沉积方法在溶解有Zn(NO3)2、NH4NO3、Al(NO3)3的水溶液中制备出Al掺杂的ZnO纳米柱阵列。电解液中添加的NH4NO3抑制了添加Al(NO3)3导致的层状纳米结构的生长, 可得到高质量的ZnO纳米柱阵列。通过控制电解液中Al(NO3)3的浓度可操控所制备的ZnO纳米柱阵列的直径、密度、间距和Al/Zn的重量比。Al掺杂引起ZnO纳米柱内部载流子浓度增加, 在布尔斯坦-莫斯效应作用下, 纳米柱的光学带隙蓝移至3.64 ~ 3.65 eV。ZnO纳米柱内部的非辐射复合导致其近带边发射产生215 ~ 225 meV的斯托克斯位移。
氧化锌 铝掺杂 电沉积 带隙蓝移 斯托克斯位移 ZnO Al doping electrodeposition band gap blue shift Stokes shift
