[發(fā)明專利]一種摻鉺硅量子點晶體材料、其制備方法及應用

有效

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• 申請日: 2022-10-01
• 公開（公告）號: CN115926778B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 皮孝東;王坤;何強;楊德仁
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/59;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C30B25/00;C30B29/06;C30B33/12;G01K11/00
• 代理公司: 杭州堅果知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 33366
• 代理人: 劉曉

1.一種摻鉺硅量子點晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料的尺寸為3～5nm，其表面包含烷烴配體，所述摻鉺硅量子點晶體材料為金剛石結(jié)構(gòu)的晶體，所述摻鉺硅量子點晶體材料晶格內(nèi)的Er³⁺濃度≥1×10¹⁸?cm^-3，所述摻鉺硅量子點晶體材料晶格內(nèi)的Er³⁺基本上全部具有光學活性，所述摻鉺硅量子點晶體材料（111）晶面的晶面間距為0.315～0.320?nm，所述的烷烴配體選自C7～C18烷烴的任意一種或任意多種。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料雙發(fā)射的中心波長的差值Δλ≥600?nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料雙發(fā)射的中心波長的差值Δλ≥710nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料雙發(fā)射的中心波長分別為830nm附近和1540nm附近，其中，中心波長830?nm附近對應硅量子點的發(fā)光，中心波長1540?nm附近對應Er³⁺的發(fā)光。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料的形狀為球形。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述Er³⁺全部存在于所述摻鉺硅量子點晶體材料的晶格內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料的尺寸為4nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述烷烴配體對應的碳氫單鍵的信號峰在2800～3000?cm^-1。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料的相對靈敏度≥3%?K^-1，最大溫度標準偏差≤0.02?K，重復性≥98%。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的晶體材料，其特征在于，所述相對靈敏度為3.05%?K^-1。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料晶格內(nèi)的Er³⁺濃度為3.0×10¹⁹～5.0×10²⁰?cm^-3。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，所述摻鉺硅量子點晶體材料晶格內(nèi)的摻Er^3?+濃度為1.0×10²⁰?cm^-3。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體材料，其特征在于，在297～477?K范圍內(nèi)，所述硅量子點的熒光強度（I₁）隨溫度的升高而下降，而Er³⁺的熒光強度（I₂）隨溫度的升高基本不變。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶體材料，其特征在于，熒光強度比值（R）隨著溫度（T）的增加而線性降低，兩者的關系滿足以下線性方程：

，其中，R=?I₁/?I₂，I₁是指摻鉺硅量子點晶體材料熒光光譜在500～1200?nm范圍內(nèi)的一重積分的數(shù)值，I₂是指摻鉺硅量子點晶體材料熒光光譜在1400～1600nm范圍內(nèi)的一重積分的數(shù)值。