[发明专利]基于PbSe量子点多波长近红外LED的制备方法

说明书

技术领域

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

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(CH₄)、氨气(NH₃)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、二氧化硫(SO₂)等。

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。

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。

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

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。

本发明采用如下技术方案实现的，结合附图说明如下：

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；

D=λ-143.75281.25]]>          公式1

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LED1：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LED1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LED1；