碳量子点具有优异的光学/电学性质，有望应用于发光二极管和光伏器件等领域。由于碳量子点在聚集状态会造成荧光猝灭现象，这会严重影响其在薄膜器件上的使用，而光谱电化学的原位测量为薄膜样品的光学性质研究提供了一种很好的方法。为此，我们使用光谱电化学方法研究了氮掺杂碳量子点薄膜的光学性质。
近日，低能耗量子微纳研究部张辉朝副教授、黄博老师和硕士生黄一槐研究发现，施加一定的正向（空穴注入）和负向电化学偏压（电子注入）都会引起薄膜样品荧光强度的增强。其中，空穴注入时荧光强度增长了约340%，电子注入时荧光强度增长了约10%。荧光的增强不仅来自于电子（或空穴）注入后非辐射复合路径的减少，同时也与大量的同种电荷注入后π-π堆积引起的荧光猝灭减弱有关。通过与未掺杂的碳量子点进行对比分析，发现氮掺杂碳量子点在空穴或电子注入时荧光增强幅度存在的明显差异则与样品掺杂有关。除此之外，连续的光谱电化学测量表明，这种荧光增强具有可逆性和电势依赖性。因此，光谱电化学实验可以证实，通过调控电荷注入可增强氮掺杂碳量子点薄膜的荧光，而这个过程不会损害纳米材料的结构，这为氮掺杂碳量子点在薄膜器件领域的应用提供了一些新的思路。
氮掺杂碳量子点的发光机理图
低能耗量子微纳研究部张辉朝、黄博老师供稿