一種量子點藍紫光源的製備方法與流程
2024-02-19 15:51:15 1
本發明涉及光源技術領域，特別是涉及一種量子點藍紫光源的製備方法。
背景技術：
量子點通常指半徑小於或接近於激子波爾半徑的半導體納米顆粒，通常尺寸在100nm以下。量子點的量子尺寸效應給量子點帶來一系列獨特的光學性質，例如，光穩定性好、螢光強度高、激發光譜寬和發射波長可調控等，使量子點在光學傳感器、細胞標記、生物成像、光催化劑等領域具有廣闊的應用前景。
近些年來，基於半導體量子點的LED(Light Emitted Diode，發光二極體)的研究受到了越來越多的關注。但是，由於半導體量子點材料缺少較寬光學帶隙，且多數量子點的發光峰位都處於紅、橙、黃、綠光波段，很難獲得能夠發藍紫光的量子點材料，而缺少藍紫光源導致難以將量子點光源應用於照明或全色顯示等領域中。
因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的上述缺陷。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種量子點藍紫光源的製備方法，解決現有技術中缺少量子點藍紫光源的問題。
為實現上述目的，本發明提供一種量子點藍紫光源的製備方法，包括：
在雷射器靶臺上設置待燒蝕的黑磷塊體和正己烷溶劑的混合物，其中，所述黑磷塊體沒入所述正己烷溶劑中；
控制雷射器發射雷射，利用所述雷射穿過所述正己烷溶劑的液面對所述黑磷塊體進行燒蝕，經過第一預設時間後，取出剩餘的所述黑磷塊體，得到黑磷烯量子點與正己烷混合液體；
利用所述雷射對所述混合液體進行輻射，經過第二預設時間後停止輻射；
對所述輻射處理後的黑磷烯量子點與正己烷混合液體進行發光檢測，如果所述混合液體具有在藍紫光區域的穩定的發光波峰，則確定製備得到可用作藍紫光源的黑磷烯量子點與正己烷混合液體。
優選的，所述黑磷塊體距離所述正己烷溶劑的液面0.5cm-1.0cm。
優選的，所述雷射器為釔鋁石榴石晶體Nd:YAG雷射器，波長為1064nm。
優選的，在所述第一預設時間內，所述雷射的頻率為5Hz，能量為30mJ每脈衝，脈寬為6ns。
優選的，所述第一預設時間為5分鐘-60分鐘。
優選的，所述第一預設時間為20分鐘。
優選的，在所述第二預設時間內，所述雷射的頻率為10Hz，能量為20mJ每脈衝，脈寬為6ns。
優選的，所述第二預設時間為5分鐘-120分鐘。
優選的，所述第二預設時間為30分鐘。
通過採用本發明實施例提供的量子點藍紫光源的製備方法，採用雷射燒蝕技術在正己烷溶劑中燒蝕黑磷塊體，得到黑磷烯量子點和正己烷溶劑的混合液體，該混合液體具有穩定的藍紫光區域的發光波峰，從而能夠用作量子點藍紫光源，實現了量子點藍紫光源的製備。
附圖說明
圖1示出本發明實施例提供的量子點藍紫光源的製備方法的流程示意圖。
圖2示出本發明實施例提供的黑磷烯量子點液體的發光光譜。
圖3示出本發明實施例提供的正己烷溶劑的發光光譜。
圖4示出本發明實施例提供的黑磷烯量子點液體的透射電鏡圖。
具體實施方式
在附圖中，使用相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
在本發明的描述中，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護範圍的限制。
本發明實施例提供一種量子點藍紫光源的製備方法，使用黑磷和正己烷溶劑製備量子點藍紫光源。
黑磷具有褶皺的六邊形結構，是一種典型的二維範德瓦爾斯材料，具有獨特的結構和各向異性的電子傳輸、熱傳輸以及光學性質，但是，黑磷塊體帶隙為0.3eV，帶隙太小限制了其作為光源的應用，由於量子尺寸效應，磷烯帶隙展寬到1.45eV，但是，發光在紅外區域，並且較弱，同樣不適用於發光材料的應用。
本發明中，利用雷射燒蝕技術燒蝕在正己烷溶劑中的黑磷塊體，製備得到一種黑磷烯量子點與正己烷混合液體(為便於描述，下文部分內容中將該黑磷烯量子點與正己烷混合液體簡稱為黑磷烯量子點液體)，與黑磷塊體或現有技術中的其他黑磷量子點不同，本發明得到的黑磷烯量子點液體在藍紫光區域具有發光峰，且隨激發光波長的變化，該發光峰的位置不出現紅移現象，發光峰位穩定，因此，可以作為藍紫光源應用。
圖1示出本發明實施例提供的量子點藍紫光源的製備方法，包括：
步驟101，在雷射器靶臺上設置待燒蝕的黑磷塊體和正己烷溶劑的混合物，其中，所述黑磷塊體沒入所述正己烷溶劑中。
可以使用燒杯等器皿承載正己烷溶劑，黑磷塊體沒入所述正己烷溶劑中，距離正己烷溶劑的液面0.5cm-1.0cm，這樣，一方面可以保證在擊中黑磷塊體之前，雷射的能量不會因為穿透正己烷溶劑而損失過多；另一方面，還可以保證雷射燒蝕黑磷塊體的產物位於正己烷溶劑中，而不會脫離正己烷溶劑進入空氣中，避免了由於與空氣作用而可能產生的汙染。
步驟102，控制雷射器發射雷射，利用所述雷射穿過所述正己烷溶劑的液面對所述黑磷塊體進行燒蝕，經過第一預設時間後，取出剩餘的所述黑磷塊體，得到黑磷烯量子點與正己烷混合液體。
本發明實施例使用的雷射器是Nd:YAG(釔鋁石榴石晶體)雷射器，容易理解，本領域普通技術人員也可能使用其他雷射器得到與本發明相同或相似的結果。本發明實施例中使用的Nd:YAG雷射器僅是示例而不用於限定雷射器的種類。
本發明實施例中使用的Nd:YAG雷射器的波長為1064nm。容易理解，1064nm僅是示例，而不用於限定雷射的波長。本領域技術人員使用其他波長(例如532nm)的雷射也有可能得到與本發明相同或相似的結果。
第一預設時間為5分鐘-60分鐘，優選的，為20分鐘。第一預設時間內，Nd:YAG雷射器的雷射的頻率為5Hz，能量為30mJ每脈衝，脈寬為6ns。
步驟103，利用所述雷射對所述混合液體進行輻射，經過第二預設時間後停止輻射。
本步驟中，採用的器皿需要使得混合液體具有足夠深度，避免雷射穿透混合液體擊中器皿壁產生汙染。例如，可以使用試管作為本步驟中容納混合液體的器皿。
第二預設時間為5分鐘-120分鐘，優選的為30分鐘。在第二預設時間內，雷射的頻率為10Hz，能量為20mJ每脈衝，脈寬為6ns。
步驟104，對所述輻射處理後的黑磷烯量子點與正己烷混合液體進行發光檢測，如果所述混合液體具有在藍紫光區域的穩定的發光波峰，則確定製備得到可用作藍紫光源的黑磷烯量子點與正己烷混合液體。
圖2示出輻射處理後的黑磷烯量子點液體的發光圖，其中橫坐標是發射光的波長，縱坐標是強度。分別用波長為320nm，340nm，360nm和380nm的激發光對黑磷烯量子點液體進行激發，在發光圖中可以明顯得看到A、B、C三個發光峰，分別位於401nm、423nm和450nm處，發光峰位於藍紫光區域。而且，隨著激發光的波長的增加，黑磷烯量子點的發光峰位並沒有出現紅移現象，發光峰位比較穩定。現有技術中對石墨烯、二硫化鉬等其它半導體量子點進行發光檢測時，這些半導體量子點的發光波峰的位置隨著激發波長的增大而發生紅移。
需要說明，圖2中黑磷烯量子點液體產生的發光光譜中的波峰信號來自黑磷烯量子點，而不是正己烷溶劑本身，因為相對於量子點的發光強度，溶劑本身的發光強度太弱並且會隨激發波長的增加而紅移。圖3示出正己烷溶劑本身的發光光譜，可以發現明顯的波峰紅移現象。
為了清楚燒蝕產物，本發明實施例中還提供了黑磷烯量子點液體的透射電鏡圖。圖4示出了黑磷烯量子點液體的透射電鏡圖。從圖4(a)中可以清晰地看到黑磷的局域有序的晶格條紋結構，圖4(b)是圖4(a)中的圓環處的高分辨電鏡圖，從中可以看到其具有0.26nm的晶格參數，該參數對應於黑磷的(040)晶面，證明燒蝕後得到的黑磷烯量子點液體中存在黑磷烯量子點。
容易理解，可以直接使用步驟104產生的黑磷烯量子點與正己烷混合液體作為藍紫光源。例如，在生物細胞檢測診斷、藥物活性分析等高通量篩選領域，可以直接將步驟104產生的黑磷烯量子點與正己烷混合液體作為藍紫光源注入生物細胞中。當然，本領域技術人員也可以對步驟104產生的黑磷烯量子點與正己烷混合液體進行進一步處理，以期去除正己烷，僅保留黑磷烯量子點，本發明實施例中不限制去除正己烷的方式。
通過採用本發明實施例提供的量子點藍紫光源的製備方法，採用雷射燒蝕技術在正己烷溶劑中燒蝕黑磷塊體，得到黑磷烯量子點和正己烷溶劑的混合液體，該混合液體具有穩定的藍紫光區域的發光波峰，從而能夠用作量子點藍紫光源，實現了量子點藍紫光源的製備。
黑磷作為直接帶隙層狀材料，相比於現有技術中常用的石墨烯和二硫化鉬，電子躍遷發光更加容易，因此製備出黑磷為基礎的量子點螢光材料，進一步作為發光光源應用於光電子器件領域，具有重要的技術和商業意義。
量子點光源在諸如生物細胞檢測診斷，藥物活性分析等高通量篩選領域，實現多種信號的同時檢測具有重要的意義，這主要取決於能否獲得通過單一激發源就能產生多個可分辨的發光峰特性的發光光源，使其能夠作為供體，通過螢光共振能量轉移技術，達到同時檢測多個受體信號的效果。然而，一般的光源只具有發射單一寬峰的特性，如石墨烯量子點。本發明實施例製備的黑磷烯量子點和正己烷溶劑的混合液體具有穩定且較寬的藍紫光區域的發光波峰，從而能夠通過單一激發源產生多個可分辨的發光峰，對諸如生物細胞檢測診斷、藥物活性分析等高通量篩選領域的檢測具有重要意義。
最後需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。本領域的普通技術人員應當理解：可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。