電漿子與高折射率奈米粒子混合量子點的光學特性與螢光增強效益

Optical Properties and Fluorescence Enhancement in Plasmonic and High Refractive Index Nanoparticles with Quantum Dots

梁雅婷(Ya-Ting Liang)

指導教授 ： 陳國平

國立交通大學/光電學院/照明與能源光電研究所/碩士(2016年)

摘要

本論文研究各種奈米粒子與量子點的光學特性及應用，分別為在奈米尺度下具有特殊光學活性的金奈米粒子、作為新穎電漿子材料的氮化鈦奈米粒子、於可見光及近紅外光波段具有高折射率的矽奈米粒子，以及放射波長(Emission Wavelength)位在可見光及近紅外光波段的碲化鎘量子點。探討將平均粒徑為50奈米的奈米金水溶液摻於電洞傳輸層(PEDOT:PSS)中，藉以增加其表面粗糙度與電導性，可有效提升元件的效率。另一部分，透過自組裝的方式結合奈米粒子與量子點，探討透過激子與電漿子間的交互作用所衍生出的增強現象。期望透過矽與二氧化鈦奈米粒子光散射與表面電漿共振的特性，進一步應用於奈米光學的研究。

關鍵字

奈米粒子 ； 量子點 ； 電漿子 ； 螢光增強

並列摘要

In this thesis, optical properties and application in nanoparticles and quantum dots are investigated. Including gold nanoparticles (Au NPs) of specific optical properties, titanium nitride nanoparticles (TiN NPs) of the novel plasmonic material, silicon nanoparticles (Si NPs) with high refractive index in visible and near-infrared wavelength, and cadmium telluride quantum dots (CdTe QDs) with emission wavelength in visible and near-infrared region. In this study, we can effectively improve the device’s efficiency enhancement from doping amount of Au NPs with an average diameter 50 nm in the PEDOT:PSS hole transport layer so as increase surface roughness and reduce hole-electron combination rate. We present a method to construct NPs-QDs complexes to study near enhancement of exciton-plasmon interactions. In future, we expect to obtain higher performance solar cell through particular scattering property of silicon and titanium dioxide nanoparticles.

並列關鍵字

nanoparticle ； quantum dot ； plasmonic ； fluorescence enhancement

參考文獻

42. 曾湜雯, 動態散射儀標準作業程序.

45. 陳奕勳, 高靈敏度電漿子混成模態金奈米天線感測器與新穎電漿子材料製程.

44. 甯榮樁, 使用感應式耦合電漿反應式離子蝕刻系統蝕刻氮化矽與氮化鈦:選擇比研究與SC1溶液對氮化鈦濕蝕刻速率研究.

1. West, P.R., et al., Searching for better plasmonic materials. Laser & Photonics Reviews, 2010. 4(6): p. 795-808.

2. Abdelhalim, M.A.K., M.M. Mady, and M.M. Ghannam, Physical properties of different gold nanoparticles: ultraviolet-visible and fluorescence measurements. J Nanomed Nanotechol, 2012. 3(133): p. 2.