一种贵金属纳米颗粒-量子棒阵列的偏振器件制备方法技术

本发明专利技术提供了一种贵金属纳米颗粒

【技术实现步骤摘要】
一种贵金属纳米颗粒-量子棒阵列的偏振器件制备方法


[0001]本专利技术属于光电
，具体涉及一种贵金属纳米颗粒-量子棒阵列的偏振器件制备方法。

技术介绍

[0002]半导体量子点发光技术(Semiconductor Quantum Dots Luminescence Technology)是当半导体材料被激光照射时吸收光子，价带上的电子跃迁到导带，导带上的电子还可以再跃迁回价带而发射光子，从而产生荧光。半导体量子点具有发射峰可调、半峰宽窄、量子效率高、色纯度高、稳定性好的特点。在液晶显示等领域具有广阔的应用场景。如量子点电视，采用蓝光LED和量子点作为背光源，有效提高了电视的色域、显色性、亮度以及发光部件的稳定性，但是依旧需要使用偏振片、液晶、滤光片等光学元器件来控制光的输出，系统构造复杂且造成一定程度的能量损失。
[0003]与量子点不同，量子棒因其结构的各向异性，具有偏振选择与偏振发射特性，且其出射光的偏振沿量子棒长轴状态，因此在大量的量子棒定向排布的情况下可实现偏振发射。定向排列的量子棒用于液晶显示将有效解决量子点液晶显示技术中存在的问题。
[0004]目前现有的技术制备的定向量子棒的偏振发光器件，偏振荧光较弱。贵金属纳米结构与荧光材料耦合，能够有效增强荧光强度。首先，贵金属纳米结构能够将入射光辐射限制在一个亚波长热点中，发生局域场增强，该局域场增强能够显著提高荧光团的激发效率，被激发的荧光团随后释放光子反过来耦合贵金属结构。贵金属纳米结构的存在潜在的导致了荧光团辐射衰减速率和量子产率的提高。研究表明阵列化的贵金属纳米颗粒可以有效地增强量子点的发光效率与发光强度。公开号为CN106847797A，名称为“一种贵金属纳米颗粒—量子点阵列发光器件制备方法”的专利技术专利中公开了一种贵金属纳米颗粒——量子点阵列发光器件的制备方法，所制备的量子点器件的荧光强度得到增强，但由于量子点的发光具有各向同性的特点，其出射荧光偏振特性不明显。本专利技术在该方法的基础上，利用贵金属纳米颗粒阵列与附有PI取向层的玻片结合作为具有各项异性发射特性的量子棒的取向模板，量子棒沿贵金属纳米颗粒阵列方向排列，所制备的光学器件，发射出偏振方向沿量子棒长轴方向的偏振光，且通过调整入射光的偏振方向，实现器件偏振荧光强度的动态调控。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种贵金属纳米颗粒-量子棒阵列的偏振器件制备方法，具体为一种贵金属纳米颗粒线阵列——定向半导体量子棒阵列的发光器件的制备方法，利用激光倏逝驻波聚焦沉积技术，制备具有极化排布特性的银纳米颗粒线阵列，在沉积有银纳米颗粒线阵列的棱台表面利用化学气相沉积法制备间隔层，与附有定向摩擦的PI取向层的玻片结合，PI的摩擦方向与银纳米颗粒线阵列的方向平行，辅助半导体量子棒沿银纳米颗粒线阵列的方向排列，该复合结构增强半导体量子棒的荧光发射同时作为半导体量子棒的取向模板，从而获得一种金属纳米颗粒线阵列——定向半导体量子棒复合结构，发射出高强度的
偏振荧光。该装置用于液晶背光，可有效简化系统，降低能量损耗。
[0006]本专利技术具体采用的技术方案：
[0007]一种贵金属纳米颗粒-量子棒阵列的偏振器件制备方法，具体包括以下步骤：
[0008]步骤1.制备银纳米颗粒胶体溶液；
[0009]配置硝酸银与柠檬酸钠溶液，利用光化学还原反应制备直径为20
±
5nm的银纳米颗粒胶体溶液；
[0010]步骤2.激光倏逝驻波聚焦沉积银纳米颗粒线阵列基底；
[0011]步骤2-1.构建用于沉积银纳米颗粒线阵列的激光倏逝驻波光场：将满足相干条件的两束激光I1、I2分别垂直于倒置的正四边形棱台相对的两侧面表面相向入射，使两束光在倒置的正四边形棱台上表面内侧同一位置发生全反射，在倒置的正四边形棱台上表面形成倏逝驻波光场，此时两束激光I1、I2全反射形成的明亮光斑在所述倒置的正四边形棱台的上表面完全重合。
[0012]步骤2-2.在所述倒置的正四边形棱台的上表面两束激光所形成的明亮光斑处滴加步骤1中所制备的银纳米颗粒胶体溶液，使银纳米颗粒胶体溶液覆盖整个明亮光斑区域，在银纳米颗粒胶体溶液表面放置盖玻片。保持激光I1、I2持续辐照直到沉积形成周期为180nm，厚度为80nm的银纳米颗粒线阵列。
[0013]步骤2-3.去掉盖玻片，用去离子水清洗所得的沉积样品，即可得到银纳米颗粒线阵列基底。
[0014]步骤3.化学气相沉积法制备间隔层；
[0015]利用化学气相沉积法，在步骤2中制备的银纳米颗粒线阵列基底上表面沉积20nm厚的氮化硅Si3N4间隔层。
[0016]步骤4.配置半导体量子棒溶液；
[0017]将预先购置的长径比为7：1的CdSe/CdS核壳结构的半导体量子棒溶于正己烷，配置浓度为5mg/ml的量子棒溶液。
[0018]步骤5.制备上层定向层
[0019]步骤5-1.在载玻片上表面旋涂一层聚合物PI，通过定向擦拭产生定向沟槽，形成PI取向层，再用掺有30um直径的二氧化硅小球的紫外固化胶NOA-65将载玻片上表面与沉积有间隔层的银纳米颗粒线阵列基底上表面粘合，具体为用掺有直径为30um的二氧化硅小球的紫外固化胶NOA-65旋涂在该载玻片上表面边沿，与沉积有间隔层的银纳米颗粒线阵列基底上表面粘合以形成一个缝隙为30um的腔体，同时保证银纳米颗粒线阵列方向与PI取向层的上表面定向沟槽方向平行，形成封装好的取向盒。最后使用注射器将步骤4所配置的量子棒溶液注射到封装好的取向盒中。
[0020]步骤1所述的柠檬酸钠与硝酸银溶液的浓度均为0.005mol/L。
[0021]步骤2-1所述的相干条件具体指I1、I2两束激光在相遇区域，两束激光的频率相同，相位差恒定，振动方向一致。
[0022]步骤2-2所述的两束激光I1、I2的波长为532nm，单光束功率为20～30mw。持续辐照时间为10～15min。
[0023]所述正四边形棱台在使用前应依次放入重铬酸钾洗液、酒精、去离子水中进行超声清洗，保持洁净。
[0024]进一步的，所述激光I1、I2均为TE偏振。
[0025]进一步的，步骤1制备的胶体溶液的纳米颗粒形状为圆形或椭球形。
[0026]进一步的，所述正四边形棱台采用的玻璃折射率为1.8～2.1，粗糙度小于0.01um，通透性高于99.5％。
[0027]本专利技术利用激光倏逝驻波聚焦沉积具有极化排列特性的银纳米颗粒线阵列，在阵列表面利用化学气相沉积方法制备间隔层，与摩擦定向的PI取向层结合，用作半导体量子棒的取向模板。定向的半导体量子棒发射沿量子棒长轴方向的偏振光。同时，银纳米颗粒线阵列激发局域表面等离激元共振产生的强局域场对半导体量子棒的荧光发射起增强在作用。利用中心波长为448nm的激光器，垂直于倒置的正四边形棱台上表面照射到所制备的样品表面，激发银纳米颗粒线阵列-半导体量子棒复合光学器件发射荧光，对比普通的定向方法所制备的量子棒定向器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贵金属纳米颗粒-量子棒阵列的偏振器件制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1.制备银纳米颗粒胶体溶液；配置硝酸银与柠檬酸钠溶液，利用光化学还原反应制备直径为20
±
5nm的银纳米颗粒胶体溶液；步骤2.激光倏逝驻波聚焦沉积银纳米颗粒线阵列基底；步骤2-1.构建用于沉积银纳米颗粒线阵列的激光倏逝驻波光场：将满足相干条件的两束激光I1、I2分别垂直于倒置的正四边形棱台相对的两侧面表面相向入射，使两束光在倒置的正四边形棱台上表面内侧同一位置发生全反射，在倒置的正四边形棱台上表面形成倏逝驻波光场，此时两束激光I1、I2全反射形成的明亮光斑在所述倒置的正四边形棱台的上表面完全重合；步骤2-2.在所述倒置的正四边形棱台的上表面两束激光所形成的明亮光斑处滴加步骤1中所制备的银纳米颗粒胶体溶液，使银纳米颗粒胶体溶液覆盖整个明亮光斑区域，在银纳米颗粒胶体溶液表面放置盖玻片，保持激光I1、I2持续辐照直到沉积形成周期为180nm，厚度为80nm的银纳米颗粒线阵列；步骤2-3.去掉盖玻片，用去离子水清洗所得的沉积样品，即可得到银纳米颗粒线阵列基底；步骤3.化学气相沉积法制备间隔层；利用化学气相沉积法，在步骤2中制备的银纳米颗粒线阵列基底上表面沉积20nm厚的氮化硅Si3N4间隔层；步骤4.配置半导体量子棒溶液；将预先购置的长径比为7：1的CdSe/CdS核壳结构的半导体量子棒溶于正己烷，配置浓度为5mg/ml的量子棒溶液；步骤5.制备上层定向层在载玻片上表面旋涂一层聚合物聚酰亚胺PI，通过定向擦拭产生定向沟槽，形成PI取向层，再用掺有直径为30um的二氧化硅小球的紫外固化胶NOA-65旋涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小平，周杰，姚骏，颜子龙，昌竹，彭奉江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：