[發明專利]一種基于碲化鎘量子點光致發光的非接觸式測溫方法

有效

• 申請號: 201310304067.X
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103411703A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 李本強;李陽陽;丁海濤;江新兵;于偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01K11/20
• 分類號: G01K11/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明屬于微納尺度測溫技術領域，具體涉及一種基于碲化鎘量子點光致發光的非接觸式測溫方法。

背景技術

微電子研究領域集成電路關鍵部位溫度特性的研究、微流道流體以及生物醫學領域活體細胞的溫度測量是當今工程人員和科研工作者們所遇到的挑戰性難題。量子點材料的帶隙寬度及載流子復合隨溫度變化的關系啟示我們另一種新型的溫度測量技術。傳統的溫度測量儀器包括各種溫度傳感器，溫度計以及紅外熱像儀等，它們都有特定的應用場合和靈敏度要求。對于微電子器件中集成電路關鍵部位溫度測量以及生物醫學領域細胞體的溫度測量來說，傳統的溫度測量儀器根本無法滿足要求，一種非接觸式光譜測溫技術的提出是非常有必要的。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種基于碲化鎘量子點光致發光的非接觸式測溫方法，能實現微納結構、微流體及細胞體溫度的準確測量。

為了達到上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種基于碲化鎘量子點光致發光的非接觸式測溫方法，包括以下步驟：

第一步，光譜成像系統的組成安裝，顯微物鏡4正上方安置有顯微鏡加熱臺3，樣品1固定在顯微鏡加熱臺3上面，樣品1的實時溫度由熱電偶2測得，汞燈9發射出的紫外光通過激發光濾鏡8得到波長為340～390nm的激發光6，激發光6經過二色分光鏡7反射后通過顯微物鏡4聚焦至樣品1上，樣品1的發射光5經過顯微物鏡4收光后依次透過二色分光鏡7和發射光濾鏡10，由聚光鏡11聚焦后經平面反射鏡12反射至影像光柵光譜儀13，影像光柵光譜儀最終將光信號傳輸給CCD相機14做后續處理；

第二步，半導體碲化鎘(CdTe)量子點的合成與樣品1制備，半導體CdTe量子點的合成采用自下而上的水相化學合成法，采用乙酸鎘水合物(Cd(CH₃COO)₂·2H₂O)水溶液作為鎘源(Cd²⁺)，亞碲酸鉀(K₂TeO₃)水溶液作為碲源(Te⁴⁺)，兩者以1:1的體積比各50ml混合后加入巰基乙酸(TGA)18ul作為穩定劑，加入硼氫化鈉(NaBH₄)80mg作為還原劑，最終組成前驅體溶液，通過控制前驅體溶液的冷凝回流反應時間4h，得到光致發光為綠色的CdTe量子點，樣品1的制備，樣品1的制備選擇載玻片作為襯底材料，其表面做清潔處理，在透明剛性基材15表面旋涂有機聚合物硅膠材料PDMS16，取25uL濃度為0.2mmol/L的CdTe量子點膠體溶液19滴加至PDMS16層中央，80℃下加熱10min；

第三步，溫度標定，在光譜成像系統中，通過調節顯微鏡加熱臺3的設定溫度可以獲得已知的不同溫度下量子點光譜的峰值波長、發光強度和半峰寬，將不同溫度下的光致發光光譜進行高斯擬合，提取出峰值波長、發光強度和半峰寬信號，將提取的信號與溫度一一對應并做線性擬合，最終得到峰值波長—溫度、發光強度—溫度和半峰寬—溫度三大溫度標定曲線；

第四步，對微電極焦耳熱、微流體傳熱及細胞體溫度進行測量，

1）微電極的制備，采用表面絕緣的透明剛性基材15作為基底，在其表面做清潔處理，旋涂一層厚度為300nm的EPG533光刻膠17光刻工藝實現微電極的負圖案，之后采用濺射工藝濺射一層厚度為200nm的鋁，最后用Lift-off工藝實現微電極18的圖形結構，將10uL濃度為0.2mmol/L?CdTe量子點膠體溶液19滴加到微電極18中間部位，電極兩端加電產生焦耳熱；

2）微流道的制備，采用透明剛性基材15為基底，清潔處理后在表面旋涂一層厚度為100um的有機聚合物硅膠材料PDMS16，通過軟壓印方法在PDMS上實現微流道結構，微流道結構寬550um，深50um，50uL濃度為0.2mmol/L?CdTe量子點膠體溶液19事先均勻分散在流體21中，通過注射方法將流體引入微流道中；

3）細胞體吞噬量子點的過程，在透明剛性基材15上平鋪一層細胞培養基22，將150uL濃度為0.68mg/mL的CdTe量子點分散到細胞培養基22中，加入細胞23后，經過24h的培養，通過細胞的內吞作用使量子點在細胞體均勻分散。

所述的影像光柵光譜儀13狹縫寬度200um。

所述的CCD相機14曝光時間為1s。

所述的測溫對象為微小系統，基材為透明，測溫范圍為室溫到300℃。