[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體/貴金屬調(diào)控的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011039762.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112251215B
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊揚(yáng);叢妍;董斌;張家驊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/02
• 分類號(hào): 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(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進(jìn)

本發(fā)明屬于稀土摻雜上轉(zhuǎn)換材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種半導(dǎo)體/貴金屬調(diào)控的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜。本發(fā)明的目的是通過結(jié)合具有等離子體共振特性的半導(dǎo)體和貴金屬實(shí)現(xiàn)對(duì)小尺寸上轉(zhuǎn)換發(fā)光的調(diào)控。該薄膜由高溫?zé)峤庵苽涞腘aYF₄:Yb,Er，熱解制備的Cu_2?xS納米盤以及種子介導(dǎo)法制備的Au納米米棒，經(jīng)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(dǎo)電玻璃(FTO)基底上構(gòu)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(yīng)的協(xié)同效應(yīng)，另外為了最小化貴金屬光熱效應(yīng)對(duì)發(fā)光淬滅的影響，將Cu_2?xS納米盤置于稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米顆粒附近，進(jìn)一步提高了上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于稀土摻雜上轉(zhuǎn)換材料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體/貴金屬調(diào)控的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)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(gòu)筑的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜。

背景技術(shù)

近些年來，稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料由于其高光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性以及強(qiáng)發(fā)射性引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，低光子上轉(zhuǎn)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(yán)重的阻礙了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的應(yīng)用前景。利用貴金屬的表面等離子體效應(yīng)有效增強(qiáng)發(fā)光顆粒周圍局域電磁場已經(jīng)逐漸成為了一種提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度和效率的有效手段。盡管已經(jīng)取得了一定的發(fā)光效果，但如何進(jìn)一步提高上轉(zhuǎn)換納米顆粒發(fā)光效率以及最小化貴金屬嚴(yán)重的光熱效應(yīng)導(dǎo)致的發(fā)光淬滅一直是該領(lǐng)域的瓶頸問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體/貴金屬調(diào)控的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜，本發(fā)明的目的是通過結(jié)合具有等離子體共振特性的半導(dǎo)體和貴金屬實(shí)現(xiàn)對(duì)小尺寸上轉(zhuǎn)換發(fā)光的調(diào)控。在本發(fā)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(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜。該薄膜由高溫?zé)峤庵苽涞腘aYF₄:Yb,Er，熱解制備的Cu_2-xS納米盤以及種子介導(dǎo)法制備的Au納米米棒，經(jīng)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(dǎo)電玻璃(FTO)基底上構(gòu)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(yīng)的協(xié)同效應(yīng)，另外為了最小化貴金屬光熱效應(yīng)對(duì)發(fā)光淬滅的影響，將Cu_2-xS納米盤置于稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米顆粒附近，進(jìn)一步提高了上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種半導(dǎo)體/貴金屬調(diào)控的高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜，包括貴金屬層Au納米棒，半導(dǎo)體層Cu_2-xS納米盤以及發(fā)光層上轉(zhuǎn)換發(fā)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(fù)合構(gòu)成稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒復(fù)合薄膜，其中發(fā)光層、半導(dǎo)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(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜制備方法：

復(fù)合薄膜制備方法共分三個(gè)步驟：首先制備種子介導(dǎo)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(dǎo)電玻璃(FTO)玻璃基底構(gòu)成Au納米棒薄膜，然后將熱解法得到的半導(dǎo)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(gòu)成Cu_2-xS納米盤/Au納米棒薄膜，最后將高溫?zé)峤獾玫降陌l(fā)光層上轉(zhuǎn)換發(fā)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(gòu)成稀土摻雜NaYF₄/Cu_2-xS納米盤/Au納米棒復(fù)合薄膜。

進(jìn)一步的，一種高效多色上轉(zhuǎn)換發(fā)光復(fù)合薄膜制備方法具體如下：