一种超晶格结构、制备方法及ASE光源

专利2026-08-13  13


本发明属于半导体,尤其涉及一种超晶格结构、制备方法及ase光源。


背景技术:

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。

2、钙钛矿材料的光电特性如荧光寿命的延长、光致发光量子产率的高值、吸收光谱的宽范围以及成本效益高等,使得它们在太阳能电池、光电探测器和激光器等高性能光电器件中具有广泛的应用。这些特性不仅提升了器件的效率,还降低了生产成本,为光电技术的普及和应用奠定了基础;特别值得一提的是甲基溴化铅铵(mapbbr3),其高三阶非线性系数和多样的化学结构使其在上下转换激光器和各种非线性光学器件中展现出卓越的性能。这种材料的发现和应用,无疑为非线性光学领域的发展注入了新的活力。卤化物钙钛矿的非线性光学性质是直接影响器件性能的关键因素,其形貌、尺寸和晶体结构影响其三阶非线性光学性质。

3、发明人发现,超晶格结构的自组装方法虽然为制备高质量钙钛矿材料提供了可能,但这些方法往往缺乏足够的稳定性,不同的组装条件会导致样品形貌和结构的变化,从而影响超晶格的质量;其次,有机官能团的存在破坏了有机-无机杂化钙钛矿的化学稳定性和热稳定性,从而影响了钙钛矿薄膜的激光性能,另外,mapbbr3在大气环境中的稳定性问题也是制约其实际应用的关键因素,大气中的水分、氧气都可能对钙钛矿材料造成破坏,导致其性能下降。


技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题,提供了一种超晶格结构、制备方法及ase光源,所述方案设计一种独特的钙钛矿类超晶格结构,通过在“类高尔夫球”的介孔二氧化硅纳米球上自组装填充有机无机杂化钙钛矿量子点,并将其旋涂到含有pmma的玻璃基板上的银纳米线上,实现了基于mapbbr3钙钛矿的类超晶格中孔结构材料的制备,该结构材料具有潜在的受激发射特性,为高性能钙钛矿超晶格作为放大自发辐射光源奠定了基础。

2、为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:

3、第一方面,本发明提供了一种超晶格结构,包括圆柱体纳米线,所述圆柱体纳米线的侧面设置有若干层由介孔二氧化硅球体构成的环形结构,每层环形结构中相邻介孔二氧化硅球体的间距相同,以及相邻层环形结构的间距相同;所述介孔二氧化硅球体上填充有若干有机无机杂化钙钛矿量子点。

4、作为可选的一种实现方式,所述圆柱体纳米线采用能产生局域表面等离子体共振的圆柱体金属纳米线。

5、作为进一步的限定,所述圆柱体纳米线的半径为60nm,所述介孔二氧化硅球体的半径为25nm。

6、第二方面,本发明提供了一种超晶格结构的制备方法,包括:

7、基于预设质量的十六烷基三甲基溴化铵,结合预设体积的乙醇、水以及氨水溶液,合成混合溶液;

8、在所述混合溶液中加入预设体积的正硅酸乙脂,通过在水浴箱内静置预设时间段获得二氧化硅球体;

9、将获得的二氧化硅球体通过乙醇和去离子水进行洗涤,烘干后获得介孔二氧化硅球体粉末;

10、在预设质量的介孔二氧化硅球体粉末中滴加mapbbr3前驱液,涡旋混合预设时间段后获得msio2 sphere@mapbbr3溶液;

11、将制备的msio2sphere@mapbbr3溶液以预设速度旋涂在含有聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃基板中的银纳米线上,退火预设时间段去除溶剂后获得超晶格结构的复合材料ag@msio2/mapbbr3。

12、作为进一步的限定,所述混合溶液的配比为:每0.5g的十六烷基三甲基溴化铵,对应5ml乙醇、50ml水和250 2l氨水溶液,其中,所述氨水溶液的浓度为25wt.%。

13、作为进一步的限定,所述混合溶液中加入1.5ml的正硅酸乙脂,在60℃的水浴箱内静置4h后,通过离心实现二氧化硅球体的收集。

14、作为进一步的限定,所述在预设质量的介孔二氧化硅球体粉末中滴加mapbbr3前驱液,其具体配比为:每0.002g的介孔二氧化硅球体粉末中加入20 2l的mapbbr3前驱液。

15、作为进一步的限定,所述mapbbr3前驱液的制备具体为:将等比的0.112g mabr和0.367gpbbr2混合在1ml的n,n-二甲基甲酰胺中,得到mapbbr3前驱液。

16、作为进一步的限定,将制备的msio2sphere@mapbbr3溶液以4500rpm的速度旋涂在含有聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃基板中的银纳米线上40s,并在75℃下退火30分钟去除溶剂,获得超晶格结构的复合材料ag@msio2/mapbbr3。

17、第三方面,本发明提供了一种ase光源,所述ase光源采用上述的一种超晶格结构,以及所述超晶格结构采用上述的一种超晶格结构的制备方法。

18、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

19、(1)本发明提供了一种超晶格结构、制备方法及ase光源,所述方案设计一种独特的钙钛矿类超晶格结构,通过在“类高尔夫球”的介孔二氧化硅纳米球上自组装填充有机无机杂化钙钛矿量子点,并将其旋涂到含有pmma的玻璃基板上的银纳米线上,实现了基于mapbbr3钙钛矿的类超晶格中孔结构材料的制备,该结构材料具有潜在的受激发射特性,为高性能钙钛矿超晶格作为放大自发辐射光源奠定了基础。

20、(2)所述方案通过在二氧化硅纳米球表面的中孔中自组装钙钛矿纳米晶体,并将纳米球与银纳米线和pmma混合而合成的,有效解决了卤化物钙钛矿的不稳定性。

21、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。



技术特征:

1.一种超晶格结构,其特征在于,包括圆柱体纳米线,所述圆柱体纳米线的侧面设置有若干层由介孔二氧化硅球体构成的环形结构,每层环形结构中相邻介孔二氧化硅球体的间距相同,以及相邻层环形结构的间距相同;所述介孔二氧化硅球体上填充有若干有机无机杂化钙钛矿量子点。

2.如权利要求1所述的一种超晶格结构,其特征在于,所述圆柱体纳米线采用能产生局域表面等离子体共振的圆柱体金属纳米线。

3.如权利要求1所述的一种超晶格结构,其特征在于,所述圆柱体纳米线的半径为60nm,所述介孔二氧化硅球体的半径为25nm。

4.一种超晶格结构的制备方法,其特征在于,包括:

5.如权利要求4所述的一种超晶格结构的制备方法,其特征在于,所述混合溶液的配比为:每0.5g的十六烷基三甲基溴化铵,对应5ml乙醇、50ml水和250 2l氨水溶液,其中,所述氨水溶液的浓度为25wt.%。

6.如权利要求5所述的一种超晶格结构的制备方法,其特征在于,所述混合溶液中加入1.5ml的正硅酸乙脂,在60℃的水浴箱内静置4h后,通过离心实现二氧化硅球体的收集。

7.如权利要求6所述的一种超晶格结构的制备方法,其特征在于,所述在预设质量的介孔二氧化硅球体粉末中滴加mapbbr3前驱液,其具体配比为:每0.002g的介孔二氧化硅球体粉末中加入20 2l的mapbbr3前驱液。

8.如权利要求7所述的一种超晶格结构的制备方法,其特征在于,所述mapbbr3前驱液的制备具体为:将等比的0.112g mabr和0.367g pbbr2混合在1ml的n,n-二甲基甲酰胺中,得到mapbbr3前驱液。

9.如权利要求4所述的一种超晶格结构的制备方法,其特征在于,将制备的msio2sphere@mapbbr3溶液以4500rpm的速度旋涂在含有聚甲基丙烯酸甲酯的玻璃基板中的银纳米线上40s,并在75℃下退火30分钟去除溶剂,获得超晶格结构的复合材料ag@msio2/mapbbr3。

10.一种ase光源,其特征在于,所述ase光源采用如权利要求1-3任一项所述的一种超晶格结构,以及所述超晶格结构采用如权利要求4-9任一项所述的一种超晶格结构的制备方法。


技术总结
本发明提供了一种超晶格结构、制备方法及ASE光源,所述超晶格结构包括圆柱体纳米线,所述圆柱体纳米线的侧面设置有若干层由介孔二氧化硅球体构成的环形结构,每层环形结构中相邻介孔二氧化硅球体的间距相同,以及相邻层环形结构的间距相同;所述介孔二氧化硅球体上填充有若干有机无机杂化钙钛矿量子点。

技术研发人员:李登旺,王倩文,程晨
受保护的技术使用者:山东师范大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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