一种提高量子点发光强度的方法
阅读说明：本技术 一种提高量子点发光强度的方法 (Method for improving quantum dot light intensity ) 是由 陈泽锦 陈珊珊 余良钊 蔡拼 詹腾润 徐鑫 于 2021-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明属于量子点技术领域,具体涉及一种提高量子点发光强度的方法,本发明采用金属表面等离激元效应增强荧光的方法,依次在衬底上蒸镀金铝金属层,再将量子点旋涂于金铝金属层之上,从而在金属层表面与衬底界面处产生金属表面等离子激元,利用表面等离子激元与量子点发光的共振耦合作用,增强量子点的荧光。本发明方法简单可控,极大提高了量子点的发光强度,为制备高效节能的发光器件奠定了基础。(The invention belongs to the technical field of quantum dots, and particularly relates to a method for improving the light intensity of quantum dots. The method is simple and controllable, greatly improves the luminous intensity of the quantum dots, and lays a foundation for preparing high-efficiency and energy-saving luminescent devices.)
技术领域
本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种提高量子点发光强度的方法。
背景技术
量子点是一种粒径小于或接近激子玻尔半径的半导体荧光纳米晶体。量子点具有许多独特的荧光性质，当被施加一定的电场或光压时，会发出特定频率的光，而且发出的光的频率会随着这种半导体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其发出的光的颜色。由于具有亮度高和稳定性好等优异的光学性质，量子点在生物检测、活体成像及光电器件开发等领域有着广泛的应用。市面上，如今的LED在白光效率上已经取得了很大的成就，但是跟其他照明技术相比，纯暖白光LED的光输出仍然不理想。因此，可以利用量子点发光颜色由晶体尺寸决定的特点来改善LED技术及其光质量，使其更加高效节能。
目前，量子点仍存在发射强度低，荧光稳定性差等缺陷，从而使它们的应用受到了极大的限制。而通过金属表面等离激元效应来增强量子点的荧光是解决上述问题的有效途径之一。金属的表面等离激元是指金属表面的自由电子和光子相互耦合，形成表面局域等离激元，当入射光频率与自由电子振荡频率一致时，表面电子会发生大幅度振荡，并产生局部等离激元共振现象，从而增强量子点附近的区域电场以及荧光量子的产量，最终达到增强量子点荧光的目的。因此，可将具有金属增强量子点荧光效应的新型材料应用于生物医学、光学照明和催化等相关领域中。
当前，关于应用金属增强量子点荧光效应的报道较少，且当前采用金属来增强量子点荧光的现有技术也存在着荧光量子产量少，稳定性较差等不足。因此，有必要提供新的金属表面等离激元效应增强荧光方法来增加荧光量子的产量，且提高其稳定性，从而达到更好的增强量子点的荧光效应的目的。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了一种提高量子点发光强度的方法，采用金属表面等离激元效应增强荧光的方法，制备金铝金属层后再将量子点旋涂于金铝金属层之上，从而提高了量子点的发光强度。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明提供了一种提高量子点发光强度的方法，即先在衬底上依次蒸镀Au层和Al层，再在所述Al层上旋涂量子点层，即可使量子点的发光强度得到提高。
优选地，所述Au层的厚度为1-10nm，Al层的厚度为5-100nm。
金属表面等离激元效应是增强量子点荧光强度的有效途径之一。在将金属与量子点相结合的过程中，选择的金属种类、金属的数量及搭配(如搭配的种类、搭配的顺序等)、金属层的厚度，甚至是量子点的种类等均会影响到最终的增强效果。本发明经过研究发现，将Au与Al进行搭配，且依次蒸镀Au层和Al层后，再旋涂量子点层，可以使量子点的荧光强度得到显著的提高。而且最适合的Au层厚度和Al层厚度分别为1-10nm和5-100nm，在这厚度范围内，通过调节蒸镀Au层和Al层的厚度，可以不同程度的提高量子点的发光强度。
进一步地，所述Au层的厚度为10nm，Al层的厚度为50nm。
优选地，金属Au和金属Al的纯度均为99.999％以上。
优选地，所述量子点为ZnCdSe/ZnS量子点，发光波长为500nm-650nm。
优选地，所述衬底包括但不限于硅片衬底、蓝宝石衬底和石英衬底。进一步地，所述衬底为硅片衬底。
本发明还提供了采用上述方法制备得到的量子点。
采用本发明方法制备得到的量子点，荧光强度与单独的量子点相比最大可提高5倍，与只蒸镀金属Al的量子点相比最大可提高2倍多，可极大提高量子点的应用范围和应用价值。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用金属表面等离激元效应增强荧光的方法，依次在衬底上蒸镀金铝金属层，再将量子点旋涂于金铝金属层之上，从而在金属层表面与衬底界面处产生金属表面等离子激元，利用表面等离子激元与量子点发光的共振耦合作用，增强量子点的荧光。本发明方法简单可控，极大提高了量子点的发光强度，为制备高效节能的发光器件奠定了基础。
附图说明
图1为实施例1的量子点的荧光光谱图；
图2为实施例2的量子点的荧光光谱图；
图3为实施例3的量子点的荧光光谱图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到。
实施例1一种提高量子点发光强度的方法
将硅片衬底清洗干净(依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中各超声清洗10分钟，高纯氮气吹干)，放置于热蒸发设备中，在3npa真空压强以及的成膜速率下，依次在上述衬底上蒸镀Au层(Au的纯度为99.999％以上)和Al层(Al的纯度为99.999％以上)，其中Au层厚度为5nm，Al层厚度为100nm；蒸镀结束后将样品从热蒸发设备中取出，放入旋涂仪中，在样品上滴入0.1mL ZnCdSe/ZnS量子点溶液(量子点为油溶性量子点，溶剂为正己烷溶液，浓度为3mg/mL，发光波长为500nm-650nm，购买于武汉珈源量子点技术开发有限责任公司)后，以每分钟2000转的速度旋转1min，然后再在100℃下烘干2min，取出样品后得到蒸镀AuAl金属层的ZnCdSe/ZnS量子点。
采用荧光分光光度计(Fluorolog-3)对制备得到的ZnCdSe/ZnS量子点(AuAl+QD)进行荧光强度测试，测试的光源波长为320nm，并以单独的ZnCdSe/ZnS量子点(QD)以及只蒸镀金属Al的量子点(Al+QD；制备方法同实施例1，不同之处在于只蒸镀单独的Al层)作为对照，测得的荧光光谱如图1所示。所测得的荧光强度与单独的ZnCdSe/ZnS量子点相比提高了2倍，与只蒸镀金属Al的量子点相比提高了近一半倍。
实施例2一种提高量子点发光强度的方法
将硅片衬底清洗干净(依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中各超声清洗10分钟，高纯氮气吹干)，放置于热蒸发设备中，在6npa真空压强以及的成膜速率下，依次在上述衬底上蒸镀Au层(Au的纯度为99.999％以上)和Al层(Al的纯度为99.999％以上)，其中Au层厚度为10nm，Al层厚度为50nm；蒸镀结束后将样品从热蒸发设备中取出，放入旋涂仪中，在样品上滴入0.1mL ZnCdSe/ZnS量子点溶液(量子点为油溶性量子点，溶剂为正己烷溶液，浓度为3mg/mL，发光波长为500nm-650nm，购买于武汉珈源量子点技术开发有限责任公司)后，以每分钟2000转的速度旋转1min，然后再在100℃下烘干2min，取出样品后得到蒸镀AuAl金属层的ZnCdSe/ZnS量子点。
测得的荧光光谱如图2所示，所测得的荧光强度与单独的ZnCdSe/ZnS量子点相比提高了5倍，与只蒸镀金属Al的量子点相比提高了2倍多。
实施例3一种提高量子点发光强度的方法
将硅片衬底清洗干净(依次在丙酮、无水乙醇、去离子水中各超声清洗10分钟，高纯氮气吹干)，放置于热蒸发设备中，在3npa真空压强以及的成膜速率下，依次在上述衬底上蒸镀Au层(Au的纯度为99.999％以上)和Al层(Al的纯度为99.999％以上)，其中Au层厚度为1nm，Al层厚度为5nm；蒸镀结束后将样品从热蒸发设备中取出，放入旋涂仪中，在样品上滴入0.1mL ZnCdSe/ZnS量子点溶液(量子点为油溶性量子点，溶剂为正己烷溶液，浓度为3mg/mL，发光波长为500nm-650nm，购买于武汉珈源量子点技术开发有限责任公司)后，以每分钟2000转的速度旋转1min，然后再在100℃下烘干2min，取出样品后得到蒸镀AuAl金属层的ZnCdSe/ZnS量子点。
测得的荧光光谱如图3所示，所测得的荧光强度与单独的ZnCdSe/ZnS量子点相比提高近2倍，与只蒸镀金属Al的量子点相比提高近1倍。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。