基于PbSe量子點多波長近紅外LED的制備方法及氣體檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PbSe量子點多波長近紅外LED的制備方法及氣體檢測方法。制備方法分為計算PbSe量子點的尺寸，制備PbSe量子點，制備PbSe量子點與無影膠的混合溶液，沉積混合溶液、制備近紅外多波長LED(1)等四個步驟。應(yīng)用該裝置的氣體檢測方法為：制備近紅外多波長LED(1)，將所要檢測的氣體填充進氣室(3)，近紅外多波長LED(1)接通電源后發(fā)出光線，光線透過凸透鏡(2)、通過氣室(3)和凸透鏡(4)并由紅外光譜儀(5)接收，對被測氣體進行標定，測量氣體濃度。本發(fā)明所設(shè)計的裝置可實現(xiàn)多種氣體的同時檢測，靈敏度高、穩(wěn)定性好、價格低廉、熒光產(chǎn)率高。
【專利說明】基于PbSe量子點多波長近紅外LED的制備方法及氣體檢測 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多氣體檢測光源、半導(dǎo)體光源領(lǐng)域，具體涉及一種基于PbSe量子點多 波長近紅外LED的制備方法及氣體檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)保意識及醫(yī)學(xué)保健知識的普及，人們認識到對于環(huán)境空氣中所含的可燃和 有毒有害氣體的檢測和定量的重要性。同時，對于工業(yè)生產(chǎn)、煤礦安全、汽車尾氣等領(lǐng)域中 的氣體檢測也尤為重要。而以上所述工業(yè)生產(chǎn)和日常生活環(huán)境中多含有多種氣體，例如甲 烷（CH 4)、氨氣（NH3)、一氧化碳（C0)、二氧化碳（co2)、二氧化硫（so 2)等。
[0003] 目前許多技術(shù)被應(yīng)用于氣體檢測，例如光譜學(xué)、電化學(xué)、光聲學(xué)等。由于光學(xué)方法 具有遙感能力、無化學(xué)污染、便于取樣、無創(chuàng)性測量、靈敏度高、不受電磁干擾等優(yōu)點，因此 被廣泛應(yīng)用。然而，基于光學(xué)方法制成的檢測裝置不僅體積較大、靈敏度低、選擇性差、穩(wěn)定 性差，而且檢測光源只能發(fā)射單一波長，或者通過濾光片過濾出需要光源的波長只能實現(xiàn) 對單一氣體的檢測，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的需求。
[0004] 隨著納米科學(xué)技術(shù)的日新月異，其半導(dǎo)體量子點技術(shù)被廣泛的研究及應(yīng)用，由于 其具有熒光量子高產(chǎn)率和尺寸可調(diào)的發(fā)射光譜等獨有優(yōu)勢，可作為新型的光轉(zhuǎn)換材料。而 硒化鉛（PbSe)量子點在近紅外區(qū)域具有很強的量子限域和高量子產(chǎn)率（>85% )。因此， 在近紅外多發(fā)射波長的氣體檢測領(lǐng)域，PbSe量子點作為一種新型檢測材料顯示出巨大的潛 力。
[0005] 基于上述問題，研制新型的體積小、靈敏度高、穩(wěn)定性好、成本低、實現(xiàn)多氣體檢測 的器件，有助于推動氣體檢測技術(shù)的進一步發(fā)展。經(jīng)查找，基于PbSe量子點多波長近紅外 二極管（Light-Emitting Diode，簡寫LED)的制作方法，并將其作為激發(fā)光源應(yīng)用于多種 氣體檢測的方法未見國內(nèi)外有相關(guān)報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有氣體檢測系統(tǒng)及技術(shù)存在的體積較大、靈敏度低、選擇性差、穩(wěn)定性 差、無法進行多氣體檢測等問題，本發(fā)明提出基于PbSe量子點多波長近紅外LED的制備方 法及氣體檢測方法，根據(jù)近紅外氣體吸收檢測的原理，使用PbSe量子點多波長近紅外LED 作為檢測光源，其發(fā)射光譜與被測氣體近紅外吸收光譜相吻合，實現(xiàn)多氣體的種類鑒別和 含量檢測。
[0007] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如下：
[0008] 1、基于PbSe量子點多波長近紅外LED的制備方法，其特征在于，作為氣體檢測光 源，基于PbSe量子點的近紅外LED制備方法如下：
[0009] 第一步、計算PbSe量子點的尺寸：選取900nm?1600nm波長范圍內(nèi)的一種或多種 波長作為多波長近紅外LED的發(fā)射波長，應(yīng)用公式1計算出PbSe量子點的尺寸，其中λ為 多波長近紅外LED的發(fā)射波長，單位nm，D為PbSe量子點的尺寸，單位nm，選擇的波長及波 長數(shù)量依據(jù)實際要求決定；
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 基于PbSe量子點多波長近紅外LED的制備方法，其特征在于，作為氣體檢測光源，基 于PbSe量子點的近紅外LED制備方法如下： 第一步、計算PbSe量子點的尺寸：選取900nm?1600nm波長范圍內(nèi)的一種或多種波長 作為多波長近紅外LED的發(fā)射波長，應(yīng)用公式1計算出PbSe量子點的尺寸，其中λ為多波 長近紅外LED的發(fā)射波長，單位nm，D為PbSe量子點的尺寸，單位nm，選擇的波長及波長數(shù) 量依據(jù)實際要求決定；
第二步、制備PbSe量子點：根據(jù)第一步的計算結(jié)果，制備出與之對應(yīng)尺寸及數(shù)量的 PbSe量子點，將制備好的PbSe量子點進行校準，使其與被測氣體吸收光譜相一致； 第三步、制備PbSe量子點與無影膠即UV膠的混合溶液：將制備好的PbSe量子點分別 溶解到氯仿溶液中，分別將溶解后的PbSe和氯仿混合溶液與UV膠相混合，通過渦旋混合和 超聲處理后，使其變?yōu)榫鶆蚧旌衔?，并在真空室中除去混合物中的氯仿? 第四步、沉積混合溶液，制備多波長近紅外LED(l):將第三步得到的混合溶液，依據(jù)混 合溶液中PbSe量子點由大尺寸至小尺寸的原則依次進行沉積，使用氮化鎵即GaN芯片作為 激發(fā)光源，將制備最大尺寸的PbSe量子點與UV膠混合溶液沉積在GaN芯片表面作為第一 層，根據(jù)實際需要將其拋光為適當(dāng)?shù)暮穸?；然后將尺寸為第二的PbSe量子點與UV膠混合溶 液沉積在作為第一層PbSe量子點層上，根據(jù)實際需要將其拋光為適當(dāng)?shù)暮穸?；上述過程可 根據(jù)具體需要重復(fù)操作，完成多波長近紅外LED(1)的制備。
2. 基于PbSe量子點多波長近紅外LED的氣體檢測方法，其特征在于，基于PbSe量子點 多波長近紅外LED的氣體檢測方法為： 第一步、制備近紅外多波長LED(1); 第二步、將所要檢測的氣體填充進氣室（3)中； 第三步、檢測光源即近紅外多波長LED(1)接通電源后發(fā)出光線，透過凸透鏡（2)后，通 過氣室（3)的平行光束透過凸透鏡（4)由紅外光譜儀（5)接收； 第四步、對被測氣體進行標定：分別將實驗室中已知濃度的氣體樣品放入到檢測系統(tǒng) 中進行測試，首先將一種樣品氣體放入到氣室（3)中，選取多組濃度進行檢測，將檢測輸出 的濃度信號進行數(shù)值擬合，得出該種樣品氣體的濃度公式；再將另一種樣品氣體入到氣室 (3)中，選取多組濃度進行檢測，將檢測輸出的濃度信號進行數(shù)值擬合，得出第二種樣品氣 體的濃度公式；依次實現(xiàn)對不同氣體的標定； 第五步、利用上述標定后的系統(tǒng)，對被測氣體濃度進行檢測，實現(xiàn)氣體濃度的測量。
【文檔編號】H01L33/00GK104091864SQ201410345455
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月19日
【發(fā)明者】張宇, 王鶴林, 閆龍, 于偉泳, 王一丁, 張鐵強, 王國光 申請人:吉林大學(xué)