基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方法及气体检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方法及气体检测方法。制备方法分为计算PbSe量子点的尺寸，制备PbSe量子点，制备PbSe量子点与无影胶的混合溶液，沉积混合溶液、制备近红外多波长LED(1)等四个步骤。应用该装置的气体检测方法为：制备近红外多波长LED(1)，将所要检测的气体填充进气室(3)，近红外多波长LED(1)接通电源后发出光线，光线透过凸透镜(2)、通过气室(3)和凸透镜(4)并由红外光谱仪(5)接收，对被测气体进行标定，测量气体浓度。本发明所设计的装置可实现多种气体的同时检测，灵敏度高、稳定性好、价格低廉、荧光产率高。
【专利说明】基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方法及气体检测 方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多气体检测光源、半导体光源领域，具体涉及一种基于PbSe量子点多 波长近红外LED的制备方法及气体检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着环保意识及医学保健知识的普及，人们认识到对于环境空气中所含的可燃和 有毒有害气体的检测和定量的重要性。同时，对于工业生产、煤矿安全、汽车尾气等领域中 的气体检测也尤为重要。而以上所述工业生产和日常生活环境中多含有多种气体，例如甲 烷（CH 4)、氨气（NH3)、一氧化碳（C0)、二氧化碳（co2)、二氧化硫（so 2)等。
[0003] 目前许多技术被应用于气体检测，例如光谱学、电化学、光声学等。由于光学方法 具有遥感能力、无化学污染、便于取样、无创性测量、灵敏度高、不受电磁干扰等优点，因此 被广泛应用。然而，基于光学方法制成的检测装置不仅体积较大、灵敏度低、选择性差、稳定 性差，而且检测光源只能发射单一波长，或者通过滤光片过滤出需要光源的波长只能实现 对单一气体的检测，无法满足工业生产及日常生活中的需求。
[0004] 随着纳米科学技术的日新月异，其半导体量子点技术被广泛的研究及应用，由于 其具有荧光量子高产率和尺寸可调的发射光谱等独有优势，可作为新型的光转换材料。而 硒化铅（PbSe)量子点在近红外区域具有很强的量子限域和高量子产率（>85% )。因此， 在近红外多发射波长的气体检测领域，PbSe量子点作为一种新型检测材料显示出巨大的潜 力。
[0005] 基于上述问题，研制新型的体积小、灵敏度高、稳定性好、成本低、实现多气体检测 的器件，有助于推动气体检测技术的进一步发展。经查找，基于PbSe量子点多波长近红外 二极管（Light-Emitting Diode，简写LED)的制作方法，并将其作为激发光源应用于多种 气体检测的方法未见国内外有相关报道。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有气体检测系统及技术存在的体积较大、灵敏度低、选择性差、稳定性 差、无法进行多气体检测等问题，本发明提出基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方 法及气体检测方法，根据近红外气体吸收检测的原理，使用PbSe量子点多波长近红外LED 作为检测光源，其发射光谱与被测气体近红外吸收光谱相吻合，实现多气体的种类鉴别和 含量检测。
[0007] 本发明采用如下技术方案实现的，结合【专利附图】
【附图说明】如下：
[0008] 1、基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方法，其特征在于，作为气体检测光 源，基于PbSe量子点的近红外LED制备方法如下：
[0009] 第一步、计算PbSe量子点的尺寸：选取900nm?1600nm波长范围内的一种或多种 波长作为多波长近红外LED的发射波长，应用公式1计算出PbSe量子点的尺寸，其中λ为 多波长近红外LED的发射波长，单位nm，D为PbSe量子点的尺寸，单位nm，选择的波长及波 长数量依据实际要求决定；
[0010]
【权利要求】
1. 基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方法，其特征在于，作为气体检测光源，基 于PbSe量子点的近红外LED制备方法如下： 第一步、计算PbSe量子点的尺寸：选取900nm?1600nm波长范围内的一种或多种波长 作为多波长近红外LED的发射波长，应用公式1计算出PbSe量子点的尺寸，其中λ为多波 长近红外LED的发射波长，单位nm，D为PbSe量子点的尺寸，单位nm，选择的波长及波长数 量依据实际要求决定；
第二步、制备PbSe量子点：根据第一步的计算结果，制备出与之对应尺寸及数量的 PbSe量子点，将制备好的PbSe量子点进行校准，使其与被测气体吸收光谱相一致； 第三步、制备PbSe量子点与无影胶即UV胶的混合溶液：将制备好的PbSe量子点分别 溶解到氯仿溶液中，分别将溶解后的PbSe和氯仿混合溶液与UV胶相混合，通过涡旋混合和 超声处理后，使其变为均匀混合物，并在真空室中除去混合物中的氯仿； 第四步、沉积混合溶液，制备多波长近红外LED(l):将第三步得到的混合溶液，依据混 合溶液中PbSe量子点由大尺寸至小尺寸的原则依次进行沉积，使用氮化镓即GaN芯片作为 激发光源，将制备最大尺寸的PbSe量子点与UV胶混合溶液沉积在GaN芯片表面作为第一 层，根据实际需要将其抛光为适当的厚度；然后将尺寸为第二的PbSe量子点与UV胶混合溶 液沉积在作为第一层PbSe量子点层上，根据实际需要将其抛光为适当的厚度；上述过程可 根据具体需要重复操作，完成多波长近红外LED(1)的制备。
2. 基于PbSe量子点多波长近红外LED的气体检测方法，其特征在于，基于PbSe量子点 多波长近红外LED的气体检测方法为： 第一步、制备近红外多波长LED(1); 第二步、将所要检测的气体填充进气室（3)中； 第三步、检测光源即近红外多波长LED(1)接通电源后发出光线，透过凸透镜（2)后，通 过气室（3)的平行光束透过凸透镜（4)由红外光谱仪（5)接收； 第四步、对被测气体进行标定：分别将实验室中已知浓度的气体样品放入到检测系统 中进行测试，首先将一种样品气体放入到气室（3)中，选取多组浓度进行检测，将检测输出 的浓度信号进行数值拟合，得出该种样品气体的浓度公式；再将另一种样品气体入到气室 (3)中，选取多组浓度进行检测，将检测输出的浓度信号进行数值拟合，得出第二种样品气 体的浓度公式；依次实现对不同气体的标定； 第五步、利用上述标定后的系统，对被测气体浓度进行检测，实现气体浓度的测量。
【文档编号】H01L33/00GK104091864SQ201410345455
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月19日 优先权日:2014年7月19日
【发明者】张宇, 王鹤林, 闫龙, 于伟泳, 王一丁, 张铁强, 王国光 申请人:吉林大学