發光硒化鎘量子點與其複材之製備、特性鑑定與應用

Abstract

本篇論文主要是探討螢光硒化鎘量子點與其複材之製備、特性鑑定與應用。其中包括： 第一章介紹螢光半導體奈米材料發現、合成、發光原理與應用，以及文獻回顧與研究動機。 第二章記錄螢光硒化鎘量子點材料相關的合成與特性鑑定方法。主要敘述硒化鎘量子點可由有機物 (十六烷基胺) 或是無機物 (硫化鋅) 包覆，達成防止聚集的效果。由十六烷基胺包覆的硒化鎘量子點，具有絕佳的螢光性。此外將少量的奈米金粒子與硒化鎘摻混，可以提升螢光性，推測這是由於奈米金所具備的表面電漿偶合作用，增強了硒化鎘的螢光性放射。 第三章敘述將親油性的螢光硒化鎘量子點，進行表面改質，形成具有親水性的螢光硒化鎘量子點。並將親水性的硒化鎘量子點與生物分子進行結合，利用其特殊的螢光特性，可達到生物檢測與標定功能，並期能應用於生物晶片。 第四章主要研究發現少量奈米硒化鎘可以有效增強磷光銥有機金屬錯合物的發光強度。只要奈米量子點的螢光發射波長符合銥有機金屬錯合物的吸收波長，量子點所發射的螢光將會被銥-錯合物所吸收，轉而增強銥有機金屬錯合物的磷光發射，推測一種由量子點□銥有機金屬錯合物的能量轉移機制在其中發生。本論文將實驗結果導入有機電激發光元件應用中，以適量硒化鎘與銥-錯合物作為發光層，製備有機電激發光元件，獲得不錯的成果。 第五章報導藉由少量的奈米金粒子與硒化鎘摻混，可以提升硒化鎘螢光發射強度，此乃由於奈米金所產生的表面電漿偶合作用，增強了奈米硒化鎘的螢光性。其發光效率約可提升1.5倍。我們以金-硒化鎘共摻物做為有機電激發光之發光層，並製備發光元件，研究顯示最佳發光效率可提升為原來的兩倍。 第六章總結本論文之研究成果與未來研究目標，本研究成功地將奈米硒化鎘量子點整合於有機發光元件(OLEDs)並能有效增強元件之發光效率，未來將研究如何將奈米無機螢光材料導入電激發光元件中，進而取代傳統之有機螢光材料。另一項研究重點是將水溶性奈米螢光量子點運用於生化檢測研究，相較於傳統有機螢光物，無機螢光量子點具有更佳之光學特性(如較窄之發射波長與較寬之激發能帶)，其取代傳統有機螢光劑並應用於生物檢測指日可期，上述都是未來研究之重點。

This thesis is divided into six chapters. The contents in each chapter are described as followings. In Chapter 1 an introduction of the general background of nanoparticles and luminescent materials for the current engineering science or bio-technology applications is presented. Chapter 2 describes the synthesis of various II-VI semiconductor nanocrystals (i.e., CdSe, CdSe/ZnS, Au-CdSe) of desired sizes by chemical colloid methods and characterizations of their optical properties. Chapter 3 reports the applications of surface-functionalized CdSe quantum dots in immuno-assay. Hydrophobic CdSe NPs were transferred to hydrophilic CdSe using MAA (or MSA) as the modified agents. In Chapter 4 the interesting enhancement effects of phosphorescence and electroluminescence from triplet emitter by CdSe quantum dot doping are discussed. Chapter 5 presents the enhanced luminescence of CdSe/ZnS by doping Au nanoparticles. These results are applied on electroluminescence devices. The quantum efficiencies of OLEDs were enhanced by about two times as compared to the corresponding blank device. Chapter 6 summarized all experimental results and future works in the dissertation.