量子点材料ppt课件

量子点在生物及医学分析中的应用
QD可用于非同位素标记的生物分子的超灵 敏检测，如在QD表面连接上巯基乙酸（HSCH2COOH),从而使量子点既具有水溶性，还能 与生物分子（如蛋白质、多肽、核酸等）结合， 通过光致发光检测出QD，从而使生物分子识 别一些特定的物质。
Fig. 3 Schematic of a ZnS－Capped CdSe QD that is covalently coupled to protein
➢单个波长可激发所有的量子点,而不同染料分子的 荧光探针需多个激发波长 ➢应用范围广：可用于多领域和多仪器 ➢多种颜色：颜色取决于量子点的大小，在同一激 发波长下，可发出多种激发光，达到同时检测多种 指标的要求。 ➢抗光致漂白性 ➢安全：细胞毒性低，可用于活细胞及体内研究 ➢荧光时间长：荧光时间较普通荧光分子长数千倍， 便于长期跟踪和保存结果
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
引言
Quantum Dots ( QDs) 量子点 （Luminescence Semiconductor nanocrystals 半导体纳米晶体 ）
70 年代，量子点由于其独特的光学特性,认为其应用主要集中在 电子与光学方面
量子点在生物及医学分析中的应用
幻彩量子点制防伪钞票
由于量子点的大小反射出不同颜色的可见 光（2nm的量子点可反射出绿光，5nm则反射出 红光），美国曼彻斯特大学化学教授奥布赖恩 有意用它来制造新的防伪钞票上的条码。
量子点在生物及医学分析中的应用
探测DNA及蛋白质的性质
研究人员已经能够把多种量子点的混合物 封装进百万分之一米直径的橡胶球内，这些橡 胶小球会放射出不同颜色的光。研究人员可以 用这些橡胶小球分别标记不同的基因序列或抗 体，方便研究人员辨认不同的DNA或抗体蛋白, 为进一步探测DNA或抗体蛋白的性质提供了一 种新的方法。

量子点太阳能电池的研究成果和实际应用案例
研究成果：量 子点太阳能电 池具有较高的 光电转换效率
和稳定性
实际应用案例： 量子点太阳能 电池已在太阳 能汽车、太阳 能路灯等领域
得到应用
技术挑战：量 子点太阳能电 池在生产过程 中存在成本高、 稳定性差等问
题
发展趋势：量 子点太阳能电 池有望在未来 成为主流太阳 能电池技术之
量子点材料的能级结构
量子点材料的能级结构是由量子点尺寸和形状决定的 量子点材料的能级结构具有离散性，可以形成量子阱 量子点材料的能级结构可以通过改变量子点的尺寸和形状来调节 量子点材料的能级结构可以应用于太阳能电池，提高光电转换效率
量子点材料的光学性质
量子点材料的发光特性：量子点材料具有独特的发光特性，可以通过改变量子点的尺寸和形 状来调节其发光波长和强度。
一
06
量子点太阳能电池的挑 战和前景
量子点太阳能电池面临的挑战和问题
量子点稳定性：量 子点在光照、温度 等条件下容易发生 衰变，影响电池性 能
量子点合成：量 子点合成工艺复 杂，成本较高， 需要进一步优化
量子点太阳能电池 效率：目前量子点 太阳能电池效率较 低，需要进一步提 高
量子点太阳能电池 商业化：量子点太 阳能电池商业化进 程缓慢，需要进一 步推动
稳定性：量子点太阳能电池的稳定性是指电池在长时间使用后，其光电转换效率的 变化情况。稳定性好的电池，其光电转换效率下降较慢。
耐候性：量子点太阳能电池的耐候性是指电池在恶劣环境下，如高温、低温、潮湿 等，其光电转换效率的变化情况。耐候性好的电池，其光电转换效率受环境影响较 小。
量子点太阳能电池的效率提升途径
量子点太阳能电池的发展趋势和未来展望

量子点激光器的可靠性主要涉及到其寿命和故障率。由 于量子点材料的缺陷和杂质，以及激光器运行过程中产 生的热量和光子辐射等效应，会导致激光器的性能逐渐 下降，甚至发生故障。因此，需要研发具有高稳定性和 可靠性的量子点材料，并优化激光器设计，降低其故障率。
量子点激光器的可扩展性及集成问题
可扩展性
量子点激光器的可扩展性是其未来发展的关键问题之 一。目前，量子点激光器的尺寸和功率都相对较小， 难以满足大规模、高功率的应用需求。因此，需要研 发具有更大尺寸和更高功率的量子点激光器，并实现 其可扩展性。
生物医学成像
基于量子点激光器的生物医学成像技术
量子点激光器可以作为激发源，用于荧光探针标记，实现高分辨率、高灵敏度的 生物医学成像。
量子点激光器在光学分子成像中的应用
量子点激光器可以提供稳定、高效的激发光源，有助于推动光学分子成像技术的 发展。
光谱学与传感
基于量子点激光器的光谱学研究
量子点激光器具有宽光谱范围和窄线宽特性，可用于光谱学研究，如高分辨率 光谱测量和量子频率转换等。
05
量子点激光器面临的挑战 与未来发展方向
量子点激光器的稳定性与可靠性问题
稳定性问题
量子点激光器的稳定性主要受到温度、湿度、压力等环 境因素的影响，这些因素会导致量子点尺寸的变化，进 而影响激光器的性能。为了提高量子点激光器的稳定性， 需要采取恒温、恒湿、真空封装等措施来控制环境因素 的变化。
可靠性问题
量子点激光器课件
• 量子点激光器概述 • 量子点激光器的种类和特点 • 量子点激光器的应用领域 • 量子点激光器的研究进展 • 量子点激光器面临的挑战与未来发展方向 • 量子点激光器实验技术介绍
01
量子点激光器概述

主要客戶
部分厂家目前对于QLED仍处于观望，并且有部分厂家将宝压在OLED，但 全球最大的OLED面板厂”三星”都积极布局QLED，可见未来方向明确。并且 OLED面板出货率远达不到市场要求，故QLED阵营将出现一边倒，目前未参与 QLED市场布局的厂家均可为潜在客户。
PART 04
第四部分
总结
主要客戶
TCL是世界上拥有完整垂直产业链的企业之一，其依靠华星光电这家液晶面板 制造商完成中高端电视机上游面板的布局。TCL收购的华星光电拥有三条液晶面板 生产线，批量生产和批量上市，并避免了上游原材料价格上涨的风险。华星光电也 实现屏幕-芯片-终端的整机制造实力，产业链垂直一体化优势不言而喻，一家企业 全面把控着核心部件的制造技术，实现超高自给率，再不需要依赖进口。
数据來源：中国产业信息
成长态势
目前市场量子点主要以QLED为主, QD应用商业化潜力巨大,预测2026年QD 相关产品应用产值可达到112亿美元,其 中显示屏应用产品相关规模可达到96亿 美元,占比85%。
WitsView的数据还显示，全球液 晶电视市场上，三星、LG、海信、TCL、 索尼分列前五位。从目前的市场格局来 看，各个巨头之间处于相对稳定且又充 满变数的竞争态势，在这之中，显示技 术或决定竞争的走势。
量子点市场调查报告Байду номын сангаас
目录
01
02
03
应用及市场分析 厂家及产品分析
客户分 析
04 总结
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我

早期的化学合成方法: 微乳液法
(胶体)化学合成方法: 油相高温热解
惰性气体保护
Murray, Norris & Bawendi JACS, 115(29), 8706, 1993 文献引用2000多次
CdSe
TOPO
TOP/TOPO
Cd 前驱物 TOP-Se
TOPO is both coordinating ligand and reaction solvent, however, only 90% pure technical grade reagent works
The size-dependent phonon frequency of semiconductor nanocrystals L.H. Liang, C.M. Shen, X.P. Chen, W.M. Liu, and H.J. Gao J. Phys.: Condensed Matter 16，267, 2004
需要控制: 尺寸,形状,密度分布
2.胶体化学方法合成 Colloidal quantum dot Semiconductor Nanocrystals
3.微加工方法
学科背景：工业发展需要深入研究纳米尺寸半导体的性质
Willamette 芯片内 部结构
属于Pentium 4家 族，256KB二级缓 存，FSB 400MHz， 0.18微米生产工 艺，集成4200万个 晶体管，核心面积 217平方毫米，使用 铝连接晶体管。
Wide absorption Narrow emission
同时观察多信号细胞组分
Science, 1998
Five-colour QD staining of fixed human epithelial cells. Cyan corresponds to 655-nm Qdots labelling the nucleus, magenta 605-Qdots labelling Ki-67 protein, orange 525-Qdots labelling mitochondria, green 565-Qdots labelling microtubules and red 705Qdots labelling actin filaments.

电子注入速率常数为kinj): QD*→ QD++e-(CB) (3) 氧化物导带(CB)中的电子在纳米晶网络中传输到后接
触面(back contacts用BC表示)后而流入到外电路中: e-(CB) → e-(BC)
量子点敏化太阳能电池的工作原理
(4) 纳米晶膜中传输的电子与进入二氧化钛膜孔中的I3-离子复合(速率常数用ket表示):
I3- 导带中的电子与氧化态量子点之间的复合(电子 回传速率常数为kb):
QD++ e-(CB) → QD
(6) I3-离子扩散对电极(CE)上得到电子再生:
I3-+ 2e-(CE) → 3I-
(7) I-离子还原氧化态量子点可以使量子点再生：
3I-+ 2QD+→ I3-+ QD
量子点敏化材料具有量子点所特有的量子限制效应碰撞离化化效应俄歇效应以及小带结构这些效应可用来增强光电转化效率
量子点敏化太阳能电池光电转换性能的改进
量子点敏化太阳能电池的优势
• 量子点材料同传统染料相比，具有价格低 廉、吸
• 收范围宽广和较为稳定等诸多优点。
• 量子点敏化材料具有量子点所特有的量子 限制效应、碰撞离化化效应、俄歇效应以 及小带结构，这些效应可用来增强光电转 化效率。
共敏化
我的想法
对DSSC电池来说，目前还存在着一些制约因素。
染料敏化太阳能电池的发展在近年来已经止步不
前，量子点敏化太阳能电池虽然有很大潜力，但目
前也没有取得突破性进展。或许，我们放开思路、
拓展视野，能够得到一种更好、更廉价、更稳定的
太阳能电池结构。如何更有效地利用太阳光，如何
使得电池能接收更多的太阳能，也可以是今后使得

12
13ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6
微波法
DOI:10.1039/c7cc0486a 7
离子交换法
Chem. Eur. J. 2018, 24, 1898 –1904 8
CsPbBr3 + 3I= CsPbI3+3Br-
9
改进（掺杂）
• 实质：通过加入Mn（或其 它稀土金属）源取代CsPbX3 中的一部分Pb,达到调节颜 色的目的。
在LED、光电探测器、 太阳能电池、量子点 激光器等器件上具有 广阔的应用前景。
4
合成方法
热注入法
5
过饱和结晶
2016年南京理工大学曾海波团队发 表在Adv. Funct. Mater. DOI: 10.1002/adfm.201600109 首次提出利用过饱和结晶的方法 获得了高质量的CsPbX3量子点并研 究了其在WLED上的应用。
DOI:10.1021/acs.nanolet t.6b02772 Nano Lett. 2016, 16, 7376−7380 DOI: 10.1021/jacs.7b04000 J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 11443−11450
10
难题&应用
存在的问题
CsPbX3稳定性非常差，暴露在空气中很容易被氧化。 CsPbX3非常怕水，暴露在含水的氛围中会失去活性。 文献表明，当把CsPbX3体积做大（例如薄膜）时，其量子产 率 会从90%降至20%，这也限制了CsPbX3在实际生产中的应 用。
11
应用
钙钛矿量子点在包括LED、光电探测器、量子 点激光器、太阳能电池等功能器件上具有极高 的应用价值。
以 CsPbBr3量子点作为发光层的电致发光 LED 的效 率已突破5.7%。 以钙钛矿材料作为光吸收层的太阳能电池的光转化 效率已超过 20%。 钙钛矿半导体在光电探测器、激光器等光电器件 上也得到了大量的实际应用。