[发明专利]一种近红外量子点单光子源的制备方法

说明书

本发明涉及一种近红外量子点单光子源的制备方法，目的是为了解决单量子点产生单光子的过程中会发生俄歇电离或者载流子俘获，从而造成单量子点荧光辐射出现荧光中断甚至荧光淬灭等现象的技术问题。本发明所采用的技术方案是：一种近红外量子点单光子源的制备方法，包括以下步骤：将盖玻片表面进行清洁；对盖玻片表面进行氨基功能化处理；将近红外单量子点通过化学键固定在盖玻片上；将单量子点浸没在保护剂中；加盖另外的一个盖玻片防止保护剂的蒸发和隔离外界环境的影响；本发明通过保护剂薄膜有效地消除近红外单量子点的电离态来有效地抑制近红外单量子点的荧光辐射中断和光漂白，从而使量子点产生稳定的单光子辐射。

技术领域

本发明属于量子信息领域，尤其涉及一种近红外量子点单光子源的制备方法。

背景技术

量子点是一种将激子受限于三维空间的半导体纳米粒子，具有极宽的吸收谱线、较窄的发射谱线以及较高的量子产率等优点，在荧光成像、新型的光电器件和量子信息等方面有着广阔的应用前景。单量子点可以被用来在室温下产生单光子，即使在非常强的激发光下形成的双激子或多激子态也会通过非辐射俄歇效应进行非辐射复合衰减最终形成单激子态产生单光子辐射。

然而，单量子点产生单光子的过程中会发生俄歇电离或者载流子俘获，造成单量子点荧光辐射出现荧光中断甚至荧光淬灭等现象，从而可以导致单光子辐射中断。这种量子点被用于单光子源时能够造成信息传输的不稳定性从而增大误码率，甚至由于单量子点的荧光淬灭会导致信息传输的中断或失败。另外，单量子点的荧光中断和淬灭也会影响对能源的有效利用。

发明内容

本发明的目的是为了解决单量子点产生单光子的过程中会发生俄歇电离或者载流子俘获，从而造成单量子点荧光辐射出现荧光中断甚至荧光淬灭等现象的技术问题，提供一种近红外量子点单光子源的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种近红外量子点单光子源的制备方法，包括以下步骤：

(a)将硼硅酸盐盖玻片分别用丙酮、氢氧化钠溶液和超纯水超声清洗，然后在450摄氏度的加热箱中焙烧15小时，并经臭氧氧化处理1.5小时；

(b)将步骤(a)清洁后的硼硅酸盐盖玻片浸没在1.3μM的3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶液中5小时，对硼硅酸盐盖玻片表面进行氨基功能化处理；

(c)将10^-10～10^-9M的表面羧基化的近红外CdSeTe/ZnS_3ML核/多壳层量子点的水溶液旋涂到氨基功能化的硼硅酸盐盖玻片表面上，使氨基与羧基通过化学反应连接在一起，从而使表面羧基化的近红外CdSeTe/ZnS_3ML核/多壳层量子点固定到硼硅酸盐盖玻片表面上，使用超纯水超声清洗硼硅酸盐盖玻片，清除未固定的单量子点；

(d)取30μL的保护剂以2500转/分钟的转速旋涂在固定有单量子点的硼硅酸盐盖玻片表面，形成一层保护剂薄膜，使单量子点完全浸没在保护剂薄膜中，并另取一硼硅酸盐盖玻片盖在保护剂薄膜之上以缓减保护剂的挥发，从而制成近红外量子点单光子源；所述保护剂为甘油、浓度为0.01mol/L的磷酸盐缓冲液和对苯二胺的混合液，其中作为溶剂的甘油和磷酸盐缓冲液的体积比为1.7：0.3，作为溶质的对苯二胺的浓度为10mmol/L，所述保护剂的pH值为9.0。

进一步地，所述步骤(c)中的旋涂速度为2000转/分，旋涂时间为1分钟。

进一步地，所述表面羧基化的近红外CdSeTe/ZnS_3ML核/多壳层量子点的荧光发射中心波长为800nm。

本发明的有益效果是：

本发明通过保护剂将近红外单量子点通过化学键固定在盖玻片上；有效地消除量子点的电离态，从而对近红外单量子点荧光辐射中断和光漂白进行有效抑制，制备出了一种荧光辐射性能稳定的近红外量子点单光子源。