[發明專利]一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜

有效

• 申請號: 202011039762.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112251215B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 楊揚;叢妍;董斌;張家驊
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/85;B82Y20/00;B82Y40/00;B01J27/04;C01B3/04;B22F9/24;B22F1/00;C01G3/12
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進

本發明屬于稀土摻雜上轉換材料技術領域，公開了一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜。本發明的目的是通過結合具有等離子體共振特性的半導體和貴金屬實現對小尺寸上轉換發光的調控。該薄膜由高溫熱解制備的NaYF₄:Yb,Er，熱解制備的Cu_2?xS納米盤以及種子介導法制備的Au納米米棒，經過三相界面自組裝過程將三種納米顆粒依次沉積到摻雜氟的SnO₂透明導電玻璃(FTO)基底上構筑的。利用Au納米棒的縱向表面等離激元共振與Cu_2?xS納米盤的超寬表面等離激元共振效應的協同效應，另外為了最小化貴金屬光熱效應對發光淬滅的影響，將Cu_2?xS納米盤置于稀土摻雜上轉換納米顆粒附近，進一步提高了上轉換發光強度。

技術領域

本發明屬于稀土摻雜上轉換材料技術領域，本發明涉及一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜。具體涉及一種基于稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒構筑的高效上轉換發光復合薄膜。

背景技術

近些年來，稀土摻雜上轉換納米材料由于其高光穩定性、化學穩定性以及強發射性引起了人們的廣泛關注。然而，低光子上轉換效率，敏化劑有限的近紅外光捕獲能力和不可控的非輻射過程嚴重的阻礙了上轉換發光的應用前景。利用貴金屬的表面等離子體效應有效增強發光顆粒周圍局域電磁場已經逐漸成為了一種提高上轉換發光強度和效率的有效手段。盡管已經取得了一定的發光效果，但如何進一步提高上轉換納米顆粒發光效率以及最小化貴金屬嚴重的光熱效應導致的發光淬滅一直是該領域的瓶頸問題。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明提供一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜，本發明的目的是通過結合具有等離子體共振特性的半導體和貴金屬實現對小尺寸上轉換發光的調控。在本發明中，提供了等離子體耦合效果最佳且光熱淬滅問題最小的高效上轉換發光復合薄膜。該薄膜由高溫熱解制備的NaYF₄:Yb,Er，熱解制備的Cu_2-xS納米盤以及種子介導法制備的Au納米米棒，經過三相界面自組裝過程將三種納米顆粒依次沉積到摻雜氟的SnO₂透明導電玻璃(FTO)基底上構筑的。利用Au納米棒的縱向表面等離激元共振與Cu_2-xS納米盤的超寬表面等離激元共振效應的協同效應，另外為了最小化貴金屬光熱效應對發光淬滅的影響，將Cu_2-xS納米盤置于稀土摻雜上轉換納米顆粒附近，進一步提高了上轉換發光強度。

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

一種半導體/貴金屬調控的高效上轉換發光復合薄膜，包括貴金屬層Au納米棒，半導體層Cu_2-xS納米盤以及發光層上轉換發光納米顆粒NaYF₄:Yb,Er；共三層依次地通過三相界面自組裝的方法復合構成稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒復合薄膜，其中發光層、半導體層、貴金屬層三層組裝濃度比為1:1:2。

一種高效多色上轉換發光復合薄膜制備方法：

復合薄膜制備方法共分三個步驟：首先制備種子介導法得到的貴金屬Au納米棒，并將Au納米棒通過自組裝的方式沉積到摻雜氟的SnO₂透明導電玻璃(FTO)玻璃基底構成Au納米棒薄膜，然后將熱解法得到的半導體層Cu_2-xS納米盤通過自組裝的方式沉積到貴金屬Au納米棒薄膜構成Cu_2-xS納米盤/Au納米棒薄膜，最后將高溫熱解得到的發光層上轉換發光納米顆粒NaYF₄:Yb,Er，通過相同的自組裝方式沉積到Cu_2-xS納米盤/Au納米棒薄膜構成稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒復合薄膜。

進一步的，一種高效多色上轉換發光復合薄膜制備方法具體如下：