一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)及制備方法，該三明治結(jié)構(gòu)為微米透明介電小球單層密鋪于發(fā)光薄膜表面形成的襯底—發(fā)光薄膜—單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；所使用的微米介電小球要對(duì)光致熒光發(fā)光中激發(fā)光和熒光波長(zhǎng)具有較高的透射率；所使用的熒光增強(qiáng)媒介—微米級(jí)透明介電小球的價(jià)格低廉，適合工業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用；所使用的微米透明介電小球在空氣環(huán)境下無(wú)氧化，可長(zhǎng)期穩(wěn)定地增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度；所使用的微米透明介電小球?qū)Πl(fā)光薄膜及襯底沒有要求，襯底可為非金屬或金屬，有效地?cái)U(kuò)展了發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用范圍。
【專利說(shuō)明】一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)及制備方法，屬于發(fā)光材料測(cè)試【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光致突光發(fā)光(Photoluminescence)光譜是表征半導(dǎo)體發(fā)光材料的重要手段,也是研究其電子態(tài)的方法。光致熒光發(fā)光可以提供有關(guān)材料的結(jié)構(gòu)、成分及環(huán)境原子排列的信息，是一種非破壞性的、靈敏度高的分析方法。因此光致熒光發(fā)光譜被廣泛引用到物理學(xué)、材料科學(xué)、化學(xué)及生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域。但是一般的發(fā)光薄膜材料的發(fā)光強(qiáng)度比較低，限制了光致熒光檢測(cè)的應(yīng)用。
[0003]目前主要利用表面等離子體熒光增強(qiáng)效應(yīng)提升熒光發(fā)光強(qiáng)度。表面等離子體熒光增強(qiáng)效應(yīng)是當(dāng)電磁波入射到金屬與介質(zhì)分界面時(shí)，金屬表面的自由電子在一定頻率的外界電磁場(chǎng)作用發(fā)生集體振蕩，如果電子的振蕩頻率與入射光波的頻率一致就會(huì)產(chǎn)生共振，這種共振可以極大地增強(qiáng)金屬粒子周圍的電磁場(chǎng)，這種表面局域電磁場(chǎng)增強(qiáng)能夠有效地提高分子的熒光產(chǎn)生信號(hào)，以增強(qiáng)熒光效應(yīng)。自從1957年Ritchie (PhysicalReview, 1957，106,874 - 881)首次引入表面等離子體共振的概念以來(lái)，表面等離子體已經(jīng)在傳感器和等離子體波導(dǎo)、表面增強(qiáng)光譜等領(lǐng)域得到應(yīng)用。1970年，Drexhage (Journalof Luminescence, 1970,1-2,693-701)發(fā)現(xiàn)金屬納米結(jié)構(gòu)會(huì)增強(qiáng)其表面或附近的突光物質(zhì)的突光發(fā)光強(qiáng)度。1999年，美國(guó)Maryland大學(xué)的Lakowicz教授小組(AnalyticalBiochemistry, 2001, 298,1-24)系統(tǒng)的研究了這種特殊的熒光增強(qiáng)效應(yīng)。
`[0004]目前，表面等離子體熒光增強(qiáng)主要采用在發(fā)光材料表面鋪上一層具有納米結(jié)構(gòu)的重金屬，例如金、銀、鉬等，由于這些重金屬材料具有較強(qiáng)的局域表面等離子效應(yīng)，從而可顯著增強(qiáng)發(fā)光薄膜的光致熒光發(fā)光。Okamoto等用Ag覆蓋InGaN量子阱，使量子阱光致發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)到原來(lái)的14倍(Nature Materials，2004，3，601-605)。Cheng等人在襯底為石英的氧化鋅薄膜表面濺射了不同厚度的銀島狀薄膜，利用銀島狀薄膜的局域表面等離子共振和氧化鋅發(fā)光的耦合，實(shí)現(xiàn)了氧化鋅發(fā)光尤其是紫外發(fā)光的增強(qiáng)(Applied PhysicsLetters, 2008,92,041119)。Lawrie (Optical Express, 2009，17，2565)在襯底為娃的 ZnO薄膜與Ag之間加入了一層MgO絕緣層,通過(guò)調(diào)節(jié)MgO絕緣層的厚度來(lái)調(diào)節(jié)ZnO的突光發(fā)光。Xu研究了 Zn0/Ag/Zn0納米結(jié)構(gòu)的熒光特性，發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變Ag島和ZnO覆蓋層尺寸可以使可見光增強(qiáng) 10 倍(Applied Surface Science，2012，258，5886-5891 )。
[0005]但是，目前采用等離子體共振作用增強(qiáng)熒光發(fā)光的薄膜基本都是生長(zhǎng)在氧化鋁、硅等非金屬單晶襯底上。當(dāng)發(fā)光薄膜的襯底是金屬時(shí)，由于金屬襯底會(huì)傳遞走大量由表面等離子體共振產(chǎn)生的電子，從而導(dǎo)致薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度減弱，即等離子體共振增強(qiáng)效應(yīng)對(duì)發(fā)光薄膜襯底具有選擇性。此外，重金屬納米結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期暴露在空氣環(huán)境下易被氧化，會(huì)在一定程度上降低熒光的增強(qiáng)效果。由于貴金屬材料價(jià)格昂貴，且在發(fā)光材料表面鋪上一層具有納米結(jié)構(gòu)的重金屬操作過(guò)程復(fù)雜，制備時(shí)間較長(zhǎng)，不適宜于工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。因此，開發(fā)一種價(jià)格低廉、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、制備快速、高重復(fù)性、高效且長(zhǎng)期穩(wěn)定增強(qiáng)生長(zhǎng)在不同襯底上發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的方法具有極其重要的科學(xué)意義和巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)對(duì)各種襯底發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)及制備方法，其原理基于微米級(jí)透明介電小球的近場(chǎng)聚焦能力及近場(chǎng)收集光致熒光能力的特點(diǎn)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)及制備方法，該三明治結(jié)構(gòu)為襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列；所述該三明治結(jié)構(gòu)為微米透明介電小球單層密鋪于發(fā)光薄膜表面形成的襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；所使用的微米介電小球要對(duì)光致熒光發(fā)光中激發(fā)光和熒光波長(zhǎng)具有較高的透射率；單層密鋪于發(fā)光薄膜表面的微米透明介電小球直徑為1.5-7.5 μ m ；同時(shí)，該三明治結(jié)構(gòu)可采用懸濁液浸潤(rùn)溶劑蒸發(fā)法實(shí)現(xiàn)微米透明介電小球在發(fā)光薄膜表面的單層密鋪，具體制備方法包括:
[0008]SI配制微米透明介電小球懸濁液。
[0009]配置微米透明介電小球懸濁液的溶劑為易揮發(fā)溶劑；微米透明介電小球懸濁液溶劑中微米小球濃度為IO4~IO6 μ L—1 ;所述易揮發(fā)溶劑可以是水、乙醇、異丙醇。
[0010]S2將微米透明介電小球懸池液浸潤(rùn)光致突光發(fā)光薄膜表面。
[0011]微米透明介電小球懸濁液可通過(guò)滴管、噴灑以及浸入懸濁液方法實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)發(fā)光薄膜表面；發(fā)光薄膜可為生長(zhǎng)在任意固體襯底上的光致熒光發(fā)光薄膜。
[0012]S3待發(fā)光薄膜表面懸濁液中溶劑蒸發(fā)后，小球單層密鋪于發(fā)光薄膜表面，得到熒光發(fā)光增強(qiáng)的襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)。
[0013]溶劑的蒸發(fā)可通過(guò)自然蒸發(fā)、加熱蒸發(fā)、鼓風(fēng)蒸發(fā)方式進(jìn)行；小球單層密鋪陣列是通過(guò)溶劑蒸發(fā)過(guò)程中小球在液體張力作用下自組織形成。
[0014]該襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)可達(dá)到增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光的目的。
[0015]與現(xiàn)有表面等離子體光致熒光發(fā)光方法相比，本發(fā)明具有的有益效果是:
[0016]1、所使用的熒光增強(qiáng)媒介一微米級(jí)透明介電小球的價(jià)格低廉，適合工業(yè)規(guī)模化應(yīng)用。
[0017]2、在薄膜表面鋪設(shè)微米透明介電小球(如懸濁液浸潤(rùn)溶劑蒸發(fā)法)方法簡(jiǎn)單，制備時(shí)間短，無(wú)需特殊裝置，無(wú)需納米結(jié)構(gòu)制備，待襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)形成后即實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)效果，適合實(shí)際應(yīng)用中快速制備。
[0018]3、所使用的微米透明介電小球在空氣環(huán)境下無(wú)氧化，可長(zhǎng)期穩(wěn)定地增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致突光發(fā)光強(qiáng)度。
[0019]4、所使用的微米透明介電小球?qū)Πl(fā)光薄膜及襯底沒有要求，襯底可為非金屬或金屬，有效地?cái)U(kuò)展了發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用范圍?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為采用微米級(jí)透明介電小球增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的制備方法和襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列三明治結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0021 ] 圖2為采用直徑為5 μ m 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為碳化硅(SiC)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的碳化硅單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0022]圖3為采用直徑為5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為金屬鈦(Ti)的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的金屬鈦襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0023]圖4為采用直徑為5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為石墨烯的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的石墨烯襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0024]圖5為采用直徑為5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為氧化鋁(Al2O3)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的氧化鋁單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0025]圖6為采用直徑為7.5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為碳化硅(SiC)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的碳化硅單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0026]圖7為采用直徑為2.5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為碳化硅(SiC)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú) 小球增強(qiáng)的碳化硅單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0027]圖8為采用直徑為1.5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為碳化硅(SiC)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的碳化硅單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0028]圖9為采用直徑為5μπι聚苯乙烯(PS)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為碳化硅(SiC)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的碳化硅單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0029]圖10為采用直徑為5.5μπι聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透明介電小球增強(qiáng)的襯底為碳化硅(SiC)單晶的氧化鋅(ZnO)薄膜熒光發(fā)光與無(wú)小球增強(qiáng)的碳化硅單晶襯底氧化鋅薄膜熒光發(fā)光的光譜對(duì)比圖。
[0030]圖中:1、微米透明介電小球懸池液,2、滴管,3、懸池液滴,4、發(fā)光薄膜,5、襯底,6、微米介電小球懸濁液浸潤(rùn)薄膜表面，7、懸濁液中溶劑蒸發(fā)后所形成的襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)(虛線框所示)；a為表面不鋪微米透明介電小球時(shí)薄膜的光致熒光發(fā)光譜；b為表面單層密鋪有微米透明介電小球時(shí)薄膜的光致熒光發(fā)光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032]如圖1所示，首先配置微米透明介電小球懸濁液I ;其次利用滴管2吸取配置好的微米透明介電小球懸濁液1，并將滴管2內(nèi)的懸濁液滴3置于生長(zhǎng)在發(fā)光薄膜襯底5的發(fā)光薄膜4上，懸濁液滴3在發(fā)光薄膜4上形成微米介電小球懸濁液浸潤(rùn)薄膜表面6 ;最后待懸濁液中溶劑蒸發(fā)后形成襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)7。
[0033]配置微米透明介電小球懸濁液I的溶劑為易揮發(fā)溶劑；微米透明介電小球懸濁液溶劑中微米小球濃度為IO4~IO6 μ L—1 ;所述易揮發(fā)溶劑可以是水、乙醇、異丙醇；單層密鋪于發(fā)光薄膜4表面的微米透明介電小球直徑為1.5-7.5 μ m。
[0034]微米透明介電小球懸濁液I可通過(guò)滴管、噴灑以及浸入懸濁液方法實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)發(fā)光薄膜表面4 ;發(fā)光薄膜4可為生長(zhǎng)在任意固體襯底5上的光致熒光發(fā)光薄膜。
[0035]溶劑的蒸發(fā)可通過(guò)自然蒸發(fā)或加熱蒸發(fā)或鼓風(fēng)蒸發(fā)方式進(jìn)行；小球單層密鋪陣列是通過(guò)溶劑蒸發(fā)過(guò)程中小球在液體張力作用下自組織所形成。
[0036]實(shí)施例1
[0037]將直徑5 μ m 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與異丙醇混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約I XIO5 μ L_1 ;用圖1所示滴管吸取小球懸濁液，滴在生長(zhǎng)在碳化硅(SiC)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面；在室溫條件下，當(dāng)懸濁液中的異丙醇自然蒸發(fā)后，得到如圖1所示的碳化硅單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖2所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的11倍。
[0038]實(shí)施例2
[0039]將直徑5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與水混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約4X IO4 μ L—1 ;用圖1所示滴管吸取小球懸濁液，滴在生長(zhǎng)在金屬鈦(Ti)襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面；在室溫條件下，當(dāng)懸濁液中的水自然蒸發(fā)后，得到如圖1所示的金屬鈦襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖3所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的3倍。
[0040]實(shí)施例3
[0041]將直徑5 μ m 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與乙醇混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約8XlO4Ur1 ;用圖1所示滴管吸取小球懸濁液，滴在生長(zhǎng)在石墨烯襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面。在室溫條件下，當(dāng)懸濁液中的乙醇自然蒸發(fā)后，得到如圖1所示石墨烯襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)。如圖4所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的3倍。
[0042]實(shí)施例4
[0043]將直徑5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與水混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約I X IO4 μ L-1 ;用圖1所示滴管吸取小球懸濁液，滴在生長(zhǎng)在氧化鋁(Al2O3)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面；在溫度為50°C的加熱平臺(tái)上加熱直至懸濁液中的水完全蒸發(fā)，得到如圖1所示氧化鋁單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖5所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的4倍。
[0044]實(shí)施例5
[0045]將直徑7.5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與水混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約2 X IO4 μ L—1 ;用圖1所示滴管吸取小球懸濁液，滴在生長(zhǎng)在碳化硅(SiC)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面；在室溫條件下，通過(guò)向薄膜表面鼓風(fēng)的方式加快懸濁液中水的蒸發(fā)，待懸濁液中的水完全蒸發(fā)后，得到如圖1所示碳化硅單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖6所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的4倍。
[0046]實(shí)施例6
[0047]將直徑2.5μπι 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與水混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約2 X IO5 μ L—1 ;用圖1所示滴管吸取小球懸濁液，滴在生長(zhǎng)在碳化硅(SiC)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面；在溫度為50°C的加熱平臺(tái)上加熱并向薄膜表面鼓風(fēng)加速懸濁液中溶劑的蒸發(fā)，待懸濁液中的水完全蒸發(fā)后，得到如圖1所示碳化硅單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖7所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的4倍。
[0048]實(shí)施例7
[0049]將直徑1.5 μ m 二氧化硅(SiO2)透明介電小球與異丙醇混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約IXioVL'采用噴壺將懸濁液均勻噴灑在生長(zhǎng)在碳化硅(SiC)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜表面，浸潤(rùn)氧化鋅薄膜表面；在室溫條件下，當(dāng)懸濁液中的異丙醇溶劑自然蒸發(fā)后，得到如圖1所示碳化硅單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪二氧化硅透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖8所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的3倍。
[0050]實(shí)施例8
[0051]將直徑5μπι聚苯乙烯(PS)透明介電小球與水混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約4Χ 104μ L—1 ;將生長(zhǎng)在碳`化硅(SiC)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜浸入到懸濁液中，隨后水平提拉出樣品，即在氧化鋅薄膜表面形成均勻的小球懸濁液浸潤(rùn)層；在室溫條件下，當(dāng)水自然蒸發(fā)后，得到如圖1所示碳化硅單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪聚苯乙烯透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖9所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的11倍。
[0052]實(shí)施例9
[0053]將直徑5.5 μ m聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透明介電小球與水混合，形成如圖1所示小球懸濁液，小球濃度約3.5X IO4UT1 ;將生長(zhǎng)在碳化硅(SiC)單晶襯底上的氧化鋅(ZnO)薄膜浸入到懸濁液中，隨后水平提拉出樣品，即在氧化鋅薄膜表面形成均勻的小球懸濁液浸潤(rùn)層；在溫度為50°C的加熱平臺(tái)上加熱直至懸濁液中的水完全蒸發(fā)，得到如圖1所示碳化硅單晶襯底一氧化鋅薄膜一單層密鋪聚甲基丙烯酸甲酯透明介電小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)；如圖10所示，采用325nm紫外激光激發(fā)該薄膜，所得380nm波長(zhǎng)熒光強(qiáng)度b是無(wú)小球密鋪薄膜熒光強(qiáng)度a的2倍。
[0054]以上所述僅為本發(fā)明的幾類實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的基本方法和原理之中所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)，其特征在于:該三明治結(jié)構(gòu)為襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列；所述該三明治結(jié)構(gòu)為微米透明介電小球單層密鋪于發(fā)光薄膜表面形成的襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)。
2.一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于:該制備過(guò)程中，包括微米透明介電小球懸濁液(I)、滴管(2)、懸濁液滴(3)、發(fā)光薄膜(4)、襯底(5)、微米介電小球懸濁液浸潤(rùn)薄膜表面(6)、懸濁液中溶劑蒸發(fā)后所形成的襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)(7);首先配置微米透明介電小球懸濁液(I);其次，利用滴管(2)吸取配置好的微米透明介電小球懸濁液(1)，并將滴管(2)內(nèi)的懸濁液滴(3)置于生長(zhǎng)在發(fā)光薄膜襯底(5)的發(fā)光薄膜(4)上,懸池液滴(3)在發(fā)光薄膜(4)上形成微米介電小球懸濁液浸潤(rùn)薄膜表面(6);最后待懸濁液中溶劑蒸發(fā)后形成襯底一發(fā)光薄膜一單層密鋪小球陣列的三明治結(jié)構(gòu)(7 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)，其特征在于:單層密鋪于發(fā)光薄膜(4)表面的微米透明介電小球直徑為1.5-7.5 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種增強(qiáng)發(fā)光薄膜光致熒光發(fā)光強(qiáng)度的三明治結(jié)構(gòu)制備方法，其特征在于:配置微米透明介電小球懸濁液(I)的溶劑為易揮發(fā)溶劑；微米透明介電小球懸濁液溶劑中微米小球濃度為IO4~IO6 μ L—1 ； 所述易揮發(fā)溶劑可以是水、乙醇、異丙醇；單層密鋪于發(fā)光薄膜表面的微米透明介電小球直徑為1.5-7.5 μ m ； 微米透明介電小球懸濁液(I)可通過(guò)滴管、噴灑以及浸入懸濁液方法實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)發(fā)光薄膜表面(4);發(fā)光薄膜(4)可為生長(zhǎng)在任意固體襯底(5)上的光致突光發(fā)光薄膜； 溶劑的蒸發(fā)可通過(guò)自然蒸發(fā)或加熱蒸發(fā)或鼓風(fēng)蒸發(fā)方式進(jìn)行；小球單層密鋪陣列是通過(guò)溶劑蒸發(fā)過(guò)程中小球在液 體張力作用下自組織所形成。
【文檔編號(hào)】C09K11/54GK103756671SQ201410015279
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月13日
【發(fā)明者】閆胤洲, 曾勇, 趙艷, 季凌飛, 蔣毅堅(jiān) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)