波长可调发光器件及其制备方法和调控方法

本发明属于发光调控，具体涉及一种波长可调发光器件及其制备方法和调控方法。

背景技术：

1、随着大数据时代的来临，对更快、更高效及更小体积的通信和计算技术的需求日益增长。这一趋势促使集成光子电路成为研究和发展的热点领域。集成光子电路能够在微小的芯片上集成多个光学功能，从而提高数据传输速率和能效，减少体积和成本。在这一背景下，低维光源，尤其是基于范德华材料的低维光源，因其小型化和与硅基适配等优点，成为集成光子电路中的关键光学元件。

2、现有技术中，许多基于层状范德华材料的低维光源已经被开发和报道。例如，过渡金属二硫化物(tmds，如mos2、ws2和mote2)和黑磷(bp)等。这些材料因其独特的光电性质而备受关注。特别是单层tmd，由于其直接带隙的特性，在低维光源领域具有巨大的应用潜力。直接带隙使得这些材料能够有效地吸收和发射光，这对于制造高效率的光源至关重要。

3、然而，大多数基于tmd的低维光源的发射波长集中在可见光波段。这一局限性意味着它们不能有效地覆盖用于光通信的关键波段，如近红外波段。在光通信领域，近红外通信波段是最常用的波段，因为它们在光纤中的传输损耗最低。因此，缺乏覆盖通信波段的范德华发光材料，限制了低维光源在高效通信系统中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种波长可调发光器件及其制备方法和调控方法，该波长可调发光器件的发射波长集中在近红外通信波段，能够实现近红外通信波段发光的动态调控。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、第一方面，本发明提供了一种波长可调发光器件，其包括柔性衬底和三硫化钛纳米片；三硫化钛纳米片附着于所述柔性衬底的表面，所述三硫化钛纳米片能够随所述柔性衬底的形变，沿所述三硫化钛纳米片晶轴的b轴发生应变。

4、在一个或多个实施方式中，所述柔性衬底的材质为pet或pdms。

5、在一个或多个实施方式中，所述三硫化钛纳米片包裹于pmma层中，并通过所述pmma层粘接于所述柔性衬底的表面。

6、在一个或多个实施方式中，所述柔性衬底的厚度为110～150μm，和/或所述三硫化钛纳米片的厚度为16～261nm。

7、第二方面，本发明提供了一种波长可调发光器件的制备方法，其包括：

8、制备三硫化钛纳米片；将所述三硫化钛纳米片转移至柔性衬底的表面，并使所述三硫化钛纳米片附着于所述柔性衬底的表面；其中，所述三硫化钛纳米片能够随所述柔性衬底的形变，沿所述三硫化钛纳米片晶轴的b轴发生应变。

9、在一个或多个实施方式中，所述三硫化钛纳米片的制备方法包括：将钛粉和硫粉混合并密封于石英管中将所述石英管放入双温区管式炉中，采用化学气相输运法制得三硫化钛纳米片。

10、在一个或多个实施方式中，所述钛粉和硫粉的摩尔比为1:(3～3.1)。

11、在一个或多个实施方式中，所述双温区管式炉的冷区温度为450～500℃、热区温度为600～650℃。

12、在一个或多个实施方式中，将所述三硫化钛纳米片转移至柔性衬底的表面，并使所述三硫化钛纳米片附着于所述柔性衬底的表面，具体包括：在柔性衬底的表面旋涂第一pmma层，采用机械剥离和干法转移的方法将所述三硫化钛纳米片转移至所述第一pmma层上；在所述三硫化钛纳米片上旋涂第二pmma层，使所述三硫化钛纳米片被所述第一pmma层和第二pmma层包裹并粘接附着于所述柔性衬底的表面。

13、第三方面，本发明提供了一种如前所述的发光器件的调控方法，其包括：对所述发光器件的柔性衬底施加机械应变，使所述三硫化钛纳米片沿其晶轴的b轴发生应变。

14、与现有技术相比，本发明提供的波长可调发光器件的发光波段处于近红外通信波段，能够通过应变的方式实现发光波长的动态调控；而且该发光器件沿三硫化钛纳米片晶轴a轴的应变响应与沿b轴的应变响应不同，具有各向异性应变响应。

技术特征：

1.一种波长可调发光器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的波长可调发光器件，其特征在于，所述柔性衬底的材质为pet或pdms。

3.根据权利要求1所述的波长可调发光器件，其特征在于，所述三硫化钛纳米片包裹于pmma层中，并通过所述pmma层粘接于所述柔性衬底的表面。

4.根据权利要求1所述的波长可调发光器件，其特征在于，所述柔性衬底的厚度为110～150μm，和/或所述三硫化钛纳米片的厚度为16～261nm。

5.一种波长可调发光器件的制备方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的波长可调发光器件的制备方法，其特征在于，所述三硫化钛纳米片的制备方法包括：

7.根据权利要求6所述的波长可调发光器件的制备方法，其特征在于，所述钛粉和硫粉的摩尔比为1:(3～3.1)。

8.根据权利要求6所述的波长可调发光器件的制备方法，其特征在于，所述双温区管式炉的冷区温度为450～500℃、热区温度为600～650℃。

9.根据权利要求5所述的波长可调发光器件的制备方法，其特征在于，将所述三硫化钛纳米片转移至柔性衬底的表面，并使所述三硫化钛纳米片附着于所述柔性衬底的表面，具体包括：

10.一种如权利要求1～4中任一项所述的发光器件的调控方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种波长可调发光器件及其制备方法和调控方法，该波长可调发光器件包括柔性衬底和三硫化钛纳米片；三硫化钛纳米片附着于所述柔性衬底的表面，所述三硫化钛纳米片能够随所述柔性衬底的形变，沿所述三硫化钛纳米片晶轴的b轴发生应变。本发明提供的波长可调发光器件的发光波段处于近红外通信波段，能够通过应变的方式实现发光波长的动态调控；而且该发光器件沿三硫化钛纳米片结晶轴a轴的应变响应与沿b轴的应变响应不同，具有各向异性应变响应。

技术研发人员：张凯,张君蓉,王俊勇,陈程,俞强
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31