[發明專利]一種1550nm上轉換偏振光電探測及可視化成像裝置的制備方法

在審

• 申請號: 202210702441.0
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115117255A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 季亞楠;徐文;方國強;尚景雨;林翔;吳艷杰;劉森;吳金磊;董斌
• 申請（專利權）人: 大連民族大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L51/46;G01J1/42
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產權代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

1.一種1550nm上轉換偏振光電探測及可視化成像裝置的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1：使用種子生長法制備Au@Ag NRs

首先制備用來生長外層Ag殼的Au納米錐種子溶液Au BPs：用陽離子表面活性劑CTAC與檸檬酸對HAuCl₄進行表面改性，將CTAC、檸檬酸、NaBH₄和HAuCl₄按照摩爾比為(100-900)：(10-130)：(10-200)：1的比例混合；將混合溶液在50-180℃條件下，緩慢攪拌2-24h，得到溶液A；將CTAB、HAuCl₄、AgNO₃、HCl和抗壞血酸AA按照摩爾比為(0.2-30)：(0.1-20)：(0.05-60)：(0.2-100)：1的比例混合，得到溶液B；將溶液B和溶液A按照體積比為(1-100)：1的比例混合，在20-80℃的條件下，靜置0.5-24h；離心收集產物，離心轉速為5000-15000rpm，離心時間為10-40min；取收集到的離心產物分散在去離子水中，質量分數為1-90％，得到Au BPs種子溶液；

在Au BPs種子溶液的基礎上生長Ag殼，制備Au@Ag NRs：將CTAC、AgNO₃、抗壞血酸AA按照摩爾比為(0.1-2.5)：(0.05-10)：1的比例混合，得到溶液C；將溶液C與Au BPs種子溶液按照體積比(1-50)：1的比例混合，在20-100℃的條件下，靜置0.5-48h；離心收集產物，離心轉速為2000-15000rpm，離心時間為10-40min；取收集到的離心產物分散在去離子水中，質量分數為1-90％，得到Au@Ag NRs溶液；

步驟2：使用三相界面自組裝的方法制備定向排列的有序-Au@Ag NRs薄膜

將PVP與乙醇按照(0.01-0.2)：1的質量比混合，得到質量分數為1-20％的PVP的乙醇溶液；將Au@Ag NRs溶液與PVP的乙醇溶液按照(0.1-100)：1的體積比混合，超聲20-100min使其充分溶解，得到由PVP包裹的Au@Ag NRs溶液；將二氯甲烷、去離子水、PVP的乙醇溶液按照體積比(2-200)：(2-300)：1的比例混合，得到溶液D；再將溶液D與正己烷按照體積比為(2-100)：1的比例混合，并靜置5-120min，此時Au@Ag NRs被驅動到水與正己烷界面處；采用提拉法，將Au@Ag NRs轉移到玻璃片上，得到有序-Au@Ag NRs薄膜；

步驟3：通過溶劑熱法合成上轉換納米顆粒NaYF₄:(10-50)％Er³⁺，使用三相自組裝法在有序-Au@Ag NRs薄膜基底上制備有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％％Er³⁺復合薄膜；

將PVP與乙醇按照(0.002-0.2)：1的質量比混合，得到質量分數為0.2-20％的PVP的乙醇溶液；將上轉換納米顆粒NaYF₄:(10-50)％Er³⁺溶解于環己烷中，得到摩爾濃度為(0.01-0.8)mol/L的NaYF₄:(10-50)％Er³⁺環己烷溶液，將NaYF₄:(10-50)％Er³⁺環己烷溶液與PVP的乙醇溶液按照(0.1-100)：1的體積比混合，超聲20-100min使其充分溶解，制備由PVP包裹的NaYF₄:(10-50)％Er³⁺溶液；將二氯甲烷、去離子水、PVP的乙醇溶液按照體積比(2-200)：(2-300)：1的比例混合，得到溶液E；再將溶液E與正己烷按照體積比為(2-100)：1的比例混合，超聲5-120min后，靜置5-120min，此時上轉換納米顆粒NaYF₄:(10-50)％Er³⁺被驅動到水與正己烷界面處；采用提拉法，將上轉換納米顆粒NaYF₄:(10-50)％Er³⁺轉移到步驟2制備得到有序-Au@Ag NRs薄膜玻璃片基底上，得到有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜；

步驟4：制備MAPbI₃/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺偏振敏感的1550nm窄帶光電探測器：在步驟3制備出的有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜的基礎上，采用兩步法在手套箱氛圍內制備光電探測器；

首先制備鈣鈦礦前驅體溶液：將DMF與DMSO按照(1-8)：1的體積比混合，得到溶液F；將PbI₂與MAI按照(0.1-10)：1的摩爾比混合，得到混合物G；將混合物G加入到溶液F中，靜置1-20h，等待PbI₂與MAI完全溶解，得到鈣鈦礦前驅體溶液；將鈣鈦礦前驅體溶液與有序-Au@AgNRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜轉移至手套箱內；取鈣鈦礦前驅體溶液滴在有序-Au@AgNRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜上，打開旋涂儀設置為低速200-1000rpm，維持2-10s，高速2000-8000rpm，維持20-100s，得到鈣鈦礦前驅體/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜；在旋涂儀由低速變化為高速時開始計時，過10-40s后向鈣鈦礦前驅體/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜上滴加氯苯，氯苯與鈣鈦礦前驅體溶液的體積比為(2-20)：1；旋涂儀停止后，將玻璃片轉移至加熱臺，分段式升溫，先低溫10-100℃，維持1-20min，后升至高溫100-260℃，維持1-20min，獲得MAPbI₃/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜；將MAPbI₃/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺復合薄膜轉移至真空蒸鍍儀，在該復合薄膜上蒸鍍Ag電極，獲得NIR窄帶光電探測器；

步驟5：制備MAPbI₃/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺偏振敏感的1550nm偏振光電探測及可視化成像裝置：在步驟4制備出的MAPbI₃/有序-Au@Ag NRs/NaYF₄:(10-50)％Er³⁺偏振敏感的1550nm窄帶光電探測器的基礎上，制備偏振光電探測及可視化成像裝置；

將制備得到的偏振敏感的1550nm窄帶光電探測器成陣列布置，陣列中的每一塊光電探測器為一個成像像素點，整體構成一個偏振光電探測及可視化成像裝置，用于對1550nm的偏振激光進行檢測。