一种薄膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开一种薄膜及其制备方法与应用，所述薄膜由介质和纳米金属颗粒构成，沿所述薄膜厚度方向，所述介质的质量浓度由低到高。本发明专利技术沿所述薄膜的厚度方向，介质和纳米金属颗粒的质量浓度均逐渐变化，形成了具有渐变结构的薄膜。其可以增加介质和纳米金属颗粒的接触面，从而增加薄膜的强度；同时可以避免无渐变结构所带来的因机械应力不同所引起的结构性损毁。

A kind of thin film and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜及其制备方法与应用
本专利技术涉及薄膜领域，尤其涉及一种薄膜及其制备方法与应用。
技术介绍
表面等离子增强效应（surfaceplasmaenhancement，简写为SPE）是无机纳米材料的另一令人着迷的性质。如对于币族金属，如银、金、铜，其纳米尺寸下的单体会对特定波长的外界电磁波的激发产生共振，达到增强信号的效果。这同样可以用于光电转换器件。例如，对发光显示二极管，纳米金粒子带来的表面增强效应可用于放大半导体材料发出的光，从而提升发光效率，但是现有的无机纳米材料其增强信号的效果仍有待提高，应用于光电转换器件其发光效率仍较低。另外，之前的表面等离子增强效应主要通过真空方法制备特殊结构获得，通过单独沉积纳米金属层获得。这些工艺对于大面积、溶液加工法制备光电子器件来说成本较高、制备工艺复杂、重复性差、无法量产等。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种薄膜及其制备方法与应用，旨在提供一种具有渐变结构的薄膜，达到增强信号的效果。本专利技术的技术方案如下：一种薄膜，其中，所述薄膜由介质和纳米金属颗粒构成，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由低到高。所述的薄膜，其中，所述介质为有机介质和无机介质中的至少一种。所述的薄膜，其中，所述有机介质为PMMA、PE中的至少一种。所述的薄膜，其中，所述无机介质为SiO2、CaSO4、SiC、SiN中的至少一种。所述的薄膜，其中，所述纳米金属颗粒为纳米Au、纳米Ag、纳米Cu、纳米Fe、纳米Ni、纳米Pt中的至少一种。所述的薄膜，其中，所述薄膜的厚度为5-100nm。所述的薄膜，其中，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由低浓度线性渐变或指数渐变到高浓度。一种薄膜的制备方法，其中，包括步骤：采用真空方法，控制介质的沉积速率从小变到大，同时控制纳米金属颗粒的沉积速率从大变到小，形成介质的质量浓度由低到高的薄膜。所述的薄膜的制备方法，其中，所述真空方法为蒸镀法或溅射法。一种薄膜的应用，其中，将所述薄膜用于制备半导体器件，所述半导体器件还包括光源。有益效果：本专利技术提供了一种薄膜，沿所述薄膜的厚度方向，介质和纳米金属颗粒的质量浓度均是渐变的，这样增加了薄膜中介质和纳米金属颗粒的接触面，达到增强信号的效果；同时可以避免无渐变结构所带来的因机械应力不同所引起的结构性损毁。附图说明图1为本专利技术实施例1中器件的发光光谱图。图2为本专利技术实施例2中器件的发光光谱图。具体实施方式本专利技术提供一种薄膜及其制备方法与应用，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种薄膜，其中，所述薄膜由介质和纳米金属颗粒构成，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由低到高。本专利技术在介质中引入纳米金属颗粒，这是由于在特定波长的电磁波的激发下，纳米金属颗粒产生共振，可以达到增强信号的效果。进一步地，本专利技术提供的所述薄膜，具体为：沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由0%渐变到100%，所述纳米金属颗粒的质量浓度由100%渐变到0%，质量浓度变化包括0%~100%中的任何值。本专利技术采用真空方法，通过同时对介质和纳米金属颗粒的蒸镀速率或溅射速率进行控制，在基板上生长由介质和纳米金属颗粒构成的具有一定厚度的浓度渐变的薄膜。优选地，所述薄膜的厚度为5-100nm。本专利技术沿所述薄膜的厚度方向，介质和纳米金属颗粒的质量浓度均逐渐变化，形成了具有渐变结构的薄膜。与现有常规的不含渐变结构的薄膜相比，本专利技术所述具有渐变结构的薄膜可以增加介质和纳米金属颗粒的接触面，薄膜通过吸收光源发射的光，来增强光源的发光效果。这是因为金属纳米颗粒表面的自由电子与光源发射的光子相互作用，产生沿金属纳米颗粒表面传播的表面等离子体，它会产生电场，与光源发射的电磁波产生共振，从而达到增强光源发光的效果。同时可以避免无渐变结构所带来的因机械应力不同所引起的结构性损毁。另外，所述薄膜增强光源发光的强度和电子的浓度有关，通过渐变方法可以在局域提高电子浓度，从而提高增强光源发光的效果。进一步地，所述介质为有机介质和无机介质中的至少一种。例如，所述有机介质为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚乙烯（PE）中的至少一种。所述无机介质为SiO2、CaSO4、SiC、SiN中的至少一种。进一步地，所述纳米金属颗粒为纳米Au、纳米Ag、纳米Cu、纳米Fe、纳米Ni、纳米Pt中的至少一种。本专利技术浓度渐变可以是浓度线性渐变或非线性渐变，浓度非线性渐变可以是浓度指数渐变或者浓度梯度渐变。具体地，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由0%线性渐变到100%，所述纳米金属颗粒的质量浓度由100%线性渐变到0%。具体地，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由0%指数渐变到100%，所述纳米金属颗粒的质量浓度由100%指数渐变到0%。具体地，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由0%梯度渐变到100%，所述纳米金属颗粒的质量浓度由100%梯度渐变到0%。本专利技术还提供一种薄膜的制备方法，其中，包括步骤：采用真空方法，控制介质的沉积速率从小变到大，同时控制纳米金属颗粒的沉积速率从大变到小，形成介质的质量浓度由低到高的薄膜。具体地，采用真空方法，控制介质的沉积速率从0渐变到设定的最高值，同时控制纳米金属颗粒的沉积速率从设定的最高值渐变到0，在基底上生长由介质和纳米金属颗粒构成的具有渐变结构的薄膜。本专利技术中纳米金属颗粒可以是一种纳米金属颗粒或者多种纳米金属颗粒，当为多种纳米金属颗粒时，可以将纳米金属颗粒进行混合，控制混合纳米金属颗粒的沉积速率，也可以分别控制不同纳米金属颗粒的沉积速率。进一步地，所述沉积速率的渐变可以为线性渐变或非线性渐变，非线性渐变可以是指数渐变或者梯度渐变。进一步地，所述真空方法可以为常规的蒸镀法或溅射法。本专利技术制备方法通过同时对介质和纳米金属颗粒的蒸镀速率或溅射速率进行精确控制，形成一个可控的浓度渐变的薄膜。薄膜中介质和纳米金属颗粒浓度及分布、薄膜厚度等参数可控，且重复性好。本专利技术还提供一种如薄膜的应用，其中，将所述薄膜用于制备半导体器件，所述半导体器件还包括光源。所述光源可以是照明光源，也可以是其它电致发光或光致发光的发光单元，如量子点发光单元、有机发光单元。本专利技术所述薄膜与光源的距离为5-50nm。薄膜的增强效果和薄膜的发布与光源的距离有关，通过控制所述薄膜与光源的实际距离，可以平衡淬灭和增强的关系。所述薄膜中由于纳米金属颗粒的浓度是渐变的，低浓度区域不会淬灭。且通过纳米金属颗粒浓度的调整，可以控制所述具有渐变结构的薄膜与发光层的实际距离。下面通过实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1本实施例提供的一种薄膜：所述薄膜由SiO2和纳米金属Ag构成，所述薄膜的厚度为10nm，所述薄膜为渐变浓度形成的渐变结构：具体沿所述SPE薄膜的厚度方向，所述SiO2的质量浓度从0%指数渐变到100%，所述纳米金属Ag的质量浓度从100%指数渐变到0%。上述薄膜的制备方法为：采用蒸镀方法，在整个蒸镀的过程中，控制Ag的蒸镀速率从0.4nm/s减低至0nm/s，同时控制SiO2的蒸镀速率从0增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜由介质和纳米金属颗粒构成，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由低到高。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜由介质和纳米金属颗粒构成，沿所述薄膜的厚度方向，所述介质的质量浓度由低到高。2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述介质为有机介质和无机介质中的至少一种。3.根据权利要求2所述的薄膜，其特征在于，所述有机介质为PMMA、PE中的至少一种。4.根据权利要求2所述的薄膜，其特征在于，所述无机介质为SiO2、CaSO4、SiC、SiN中的至少一种。5.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述纳米金属颗粒为纳米Au、纳米Ag、纳米Cu、纳米Fe、纳米Ni、纳米Pt中的至少一种。6.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：向超宇，邓天旸，李乐，张滔，辛征航，张东华，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44