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全无机非铅双钙钛矿Cs2AgInCl6量子点的制备及其稳定性和光学性能优化

全无机非铅双钙钛矿Cs2AgInCl6量子点的制备及其稳定性和光学性能...

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作者：邵山曲阜师范大学

学位级别：硕士

非铅双钙钛矿材料不仅保持了铅基钙钛矿的三维晶体结构,还具有组成元素多样、结构较稳定、光电性质易调等特性,有望克服铅基卤化物钙钛矿量子点的铅毒性问题,在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、激光器等光电子器件应用方面引起广... 详细信息

非铅双钙钛矿材料不仅保持了铅基钙钛矿的三维晶体结构,还具有组成元素多样、结构较稳定、光电性质易调等特性,有望克服铅基卤化物钙钛矿量子点的铅毒性问题,在发光二极管、太阳能电池、光电探测器、激光器等光电子器件应用方面引起广泛关注。特别地,Cs2AgInCl6双钙钛矿量子点具有直接带隙结构,故非常适合作为发光材料。然而,目前非铅双钙钛矿Cs2AgInCl6量子点仍然存在稳定性能、由于奇偶禁止跃迁导致其发光效率远低于铅基钙钛矿材料等问题,严重阻碍了非铅双钙钛矿量子点在光电领域的进一步商业化应用。因此,如何解决上述问题对推动全无机双钙钛矿量子点的发展和商业化应用具有重要的意义。基于此,本论文首先通过表面配体修饰策略,采用热注射技术开发了一种高稳定性的非铅双钙钛矿Cs2AgInCl6量子点,系统的分析了这类钙钛矿量子点的颗粒形貌(TEM)、晶体结构(XRD)、光学性以及稳定性等。在上述工作基础上,分别采用Na离子合金化和Bi离子进行掺杂,获得了高光致发光量子产率(PLQY)兼具高稳定性的双钙钛矿Cs2AgInCl6量子点,并分析了其自旋极化发光性能。本论文的主要研究工作和内容总结如下:(1)针对Cs2AgInCl6量子点稳定差的问题,采用表面配体修饰策略,以2-己基癸酸(DA)作为修饰剂,通过热注射方法成功制备了 Cs2AgInCl6-OA、Cs2AgInCl6-(OA+DA)、Cs2AgInCl6-DA 三种类型的量子点。XRD 和 TEM 研究结果表明,合成的量子点均具备双钙钛矿立方结构。配体支链长度对量子点结构稳定性和发光性能有重要影响,短支链的DA配体修饰的Cs2AgInCl6-DA量子点的量子产率为5.09%,高于长支链修饰的Cs2AgInCl6-OA量子点(2.79%)以及共同修饰的Cs2AgInCl6-(OA+DA)量子点(3.67%),同时,光致荧光衰减寿命(TRPL)得到有效延长。在常温条件下,Cs2AgInCl6-DA量子点在空气中储存80天后,仍能保持初始发光强度的95.43%。当温度逐渐上升时,Cs2AgInC16-DA量子点的稳定性优于Cs2AgInCl6-OA量子点与Cs2AgInCl6-(OA+DA)量子点。随后,我们研究了 Cs2AgInCl6-DA量子点的自旋极化特性,室温下圆极化度为5.33%,当温度下降到50 K时,这一数值增加至25.35%。(2)针对量子效率低的问题,在成功合成高稳定性的双钙钛矿Cs2AgInCl6-DA量子点的基础上,成功制备了高量子产率的Cs2Agl-xNaxInCl6(x=20%、40%、60%和 80%)和 Cs2Ag0.4Na0.6In1-yBiyCl6(y=0.5%、1%、3%和 5%)非铅钙钛矿量子点。这些量子点同样展现出立方晶体结构和宽光谱发射的特性,但掺杂离子种类和浓度对其发光性能有重要影响。当单一 Na离子合金化浓度为60%时,双钙钛矿量子点的量子产率最高,光致发光量子产率从5.09%提高至21.20%。在此基础上,我们又合成了 Cs2Ag0.4Na0.6Inl-yBiyCl6掺杂量子点,对Bi离子掺杂浓度进行调控。当Bi离子掺杂量为1%时,双钙钛矿量子点的PLQY最高,可达59.28%,明显高于Cs2Ag0.4Na0.6InCl6。此外,在室温环境中,Cs2Ag0.4Na0.6In0.99Bi0.01Cl6量子点的稳定性也有所提高。同时,与未掺杂的钙钛矿相比,共同掺杂的双钙钛矿量子点的自旋极化明显增强。室温下,Cs2Ag0.4Na0.6In0.99Bi0.01Cl6量子点展现出最高的圆极化度,为29.20%,随着温度降低至50K,极化度可进一步提高至51.82%。因此,通过Na离子和Bi离子对Cs2AgInCl6的掺杂,能够实现这类双钙钛矿的光致发光量子产率显著提高。

关键词：非铅双钙钛矿 Cs2AgInCl6 稳定性能光学性能圆极化特性

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多频段多极化共口径天线研究

多频段多极化共口径天线研究

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作者：邓洲西南交通大学

学位级别：硕士

天线作为通信系统的重要组成部分，宽频带、小型化、多功能、高度集成化一直是天线发展的重要趋势。近年来，部分学者提出的共口径天线能将不同频段、不同极化的多副天线放置于同一口径内，空间利用率高，在实现天线多功能、各个通道间... 详细信息

天线作为通信系统的重要组成部分，宽频带、小型化、多功能、高度集成化一直是天线发展的重要趋势。近年来，部分学者提出的共口径天线能将不同频段、不同极化的多副天线放置于同一口径内，空间利用率高，在实现天线多功能、各个通道间高隔离度的同时，提高了天线系统的集成度。一方面，相控阵天线具有波束扫描能力，但受限于单元方向图以及单元间的耦合，难以实现宽角度的波束覆盖，因此结合多频段共口径技术，设计具有宽角度扫描特性的双频段共口径天线具有实际意义。另一方面，星地融合作为未来 6G 网络技术发展的重要方向，对卫星通信天线的设计也提出了更高的要求，结构简单，集成度高，具有高增益、宽频带、圆极化特性的双频带共口径天线吸引了学界的广泛关注。　　本文介绍了共口径天线的典型设计方法，针对雷达等应用设计了一款 C/Ku 波段共口径宽角度扫描相控阵天线，针对卫星通信设计了一款双频双宽带双圆极化 Fabry Perot谐振腔天线。主要研究工作如下：　　结合双频共口径天线和宽角度扫描相控阵天线，设计了一款 C/Ku 波段共口径宽角度扫描相控阵天线。首先，低频单元采用加载人工磁导体结构的低剖面定向偶极子，高频单元采用蘑菇形混合零阶谐振贴片天线，双频段天线单元均具有宽波束特性，有利于展宽相控阵天线的波束扫描范围。其次，蘑菇形贴片天线具有类似于人工磁导体的特性，既作为高频段的辐射结构，又作为低频偶极子的反射地板，通过双频天线的结构复用实现了共口径设计，具有高口径利用率。而且，通过对天线进行介质埋藏处理，避免了金属贴片与空气直接接触，使天线系统的功率容量得到了明显提高。最后，结合遗传算法和有源单元方向图理论，在考虑单元间互耦的情况下，通过遗传算法对天线阵列进行幅相综合，优化了不同扫描角度下的天线副瓣。全波仿真结果表明，所设计的共口径相控阵天线在C和Ku波段均实现了±45°的波束扫描，且增益波动小于3 dB。　　基于双频正相位梯度的部分反射表面，利用简单的单层谐振腔结构，设计了一款双频双宽带双圆极化Fabry Perot谐振腔天线。首先，基于Fabry Perot谐振腔天线的设计原理，从理论上分析了展宽Fabry Perot谐振腔天线增益带宽的方法。其次，设计了一款具有双频段正相位梯度的部分反射表面，在拓展天线增益带宽的同时实现了双频工作，并且设计了宽带的双频双圆极化贴片天线作为馈源。然后，采用人工磁导体结构作为反射地板，由于该结构能够灵活地调整它对不同频段电磁波的反射相位，因此可在同一腔体高度下满足双频段的谐振条件，并且降低了天线剖面高度。最后，在Fabry Perot 谐振腔天线四周加载金属腔体结构，有效提升了天线增益。全波仿真结果表明，所提出的 Fabry Perot谐振腔天线实现圆极化的 3 dB增益带宽分别为 10.9%和13.8%，峰值增益分别为12.45 dBi和11.9 dBi。

关键词：共口径天线宽频带特性圆极化特性卫星通信

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