成果為一種將 ZnO 量子點(diǎn)嵌入透明微晶玻璃光致發(fā)光材料技術(shù)。通過(guò)控制量子點(diǎn)的形狀、結構和尺寸, 可以方便地調節其能隙寬度、激子束縛能的大小以及激子的能量藍移等電子狀態(tài)。當量子點(diǎn)粒徑與 Wannier 激子 Bohr 半徑相當或更小時(shí),處于強禁阻區, 易形成激子, 產(chǎn)生激子吸收帶。隨著(zhù)粒徑的減小, 激子帶的吸收系數增加, 出現激子強吸收, 量子點(diǎn)中電子和空穴的強限制作用將引起量子禁阻效應。由于量子禁阻效應, 激子的最低能量向高能方向移動(dòng)即藍移, 這也是納米材料的量子尺寸效應之一。
本成果基于共熔法，將形成量子點(diǎn)所需的原料與玻璃材料混合熔化得到玻璃, 通過(guò)不同的核化、晶化處理而得到相應的 ZnO 量子點(diǎn)微晶玻璃。HR-TEM證實(shí)了在低于玻璃轉變溫度下熱處理在玻璃基體中成功析出了晶粒尺寸為 2 nm的 ZnO 量子點(diǎn)，非常接近 Bohr 半徑。 ZnO 量子點(diǎn)微晶玻璃通過(guò)改變量子點(diǎn)的尺寸和成分進(jìn)行調整，可調光致發(fā)光光譜，發(fā)射的光從紫外區到紅外區。此外，將稀土離子和 ZnO 量子點(diǎn)共嵌入微晶玻璃中可提高發(fā)光性能，例如增強發(fā)光、能量轉移、增加光致發(fā)光發(fā)射波長(cháng)。嵌入 ZnO 量子點(diǎn)的微晶玻璃具有化學(xué)穩定性和熱穩定性。
應用前景：
量子點(diǎn)微晶玻璃的發(fā)射光譜分別由 Ce3+離子的 5d →2F5/2 電子躍遷引起的471 nm 藍色發(fā)射和 5d →2F7/2 電子躍遷引起的 524 nm 綠色發(fā)射，以及 ZnO 晶體的 Zni →Oi 缺陷引起的 431 nm 藍色發(fā)射和 Zni →Oi 缺陷躍遷引起的 580 nm 黃色發(fā)射組成。通過(guò)改變激發(fā)條件和摻雜 Ce3+ 的含量，可以控制藍、綠、黃光的發(fā)射強度，實(shí)現了暖白光、標準白光到冷白光之間的轉換。在 375nm 光源的激發(fā)下，實(shí)現了超過(guò) 25%的高的量子產(chǎn)量。
與傳統染料分子相比，量子點(diǎn)嵌入微晶玻璃具有優(yōu)異的光穩定性、高量子產(chǎn)率和可調的發(fā)射和吸收光譜，大大提高了發(fā)光聚光器的性能。通過(guò)調整量子點(diǎn)嵌入微晶玻璃的尺寸、分布和優(yōu)化工藝來(lái)提高光輸出，可以提高在太陽(yáng)能聚光器中的應用。此外， 嵌入量子點(diǎn)的微晶玻璃已表現出合理的顏色轉換，能實(shí)現白光 LED。這些 LED 的顏色可調性和轉換效率受到限制，主要是由于量子點(diǎn)重吸收和激子對通過(guò)陷阱表面態(tài)的快速非輻射復合。通過(guò)調整量子點(diǎn)尺寸、玻璃厚度和核/殼結構以提高發(fā)光效率。量子點(diǎn)嵌入的微晶玻璃由于尺寸相關(guān)的多色熒光發(fā)射、晶體場(chǎng)可控性、高透明度和穩定性以及高溫敏感性， 有望在激光晶體、 LED、光伏太陽(yáng)能電池中得到應用。
成熟度：實(shí)驗室階段
