[发明专利]一种表面振动模式可分辨的CdTe薄膜及其制备方法以及应用有效
申请号: | 201710831226.X | 申请日: | 2017-09-11 |
公开(公告)号: | CN107522410B | 公开(公告)日: | 2020-05-05 |
发明(设计)人: | 王德亮;王东明;刘德雄;李珣;马苏德 | 申请(专利权)人: | 中国科学技术大学 |
主分类号: | C03C17/36 | 分类号: | C03C17/36;G01N15/06;G01N21/65 |
代理公司: | 北京集佳知识产权代理有限公司 11227 | 代理人: | 赵青朵 |
地址: | 230026 安*** | 国省代码: | 安徽;34 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 表面 振动 模式 分辨 cdte 薄膜 及其 制备 方法 以及 应用 | ||
本发明提供了一种表面振动模式可分辨的CdTe薄膜,包括:基底;复合于所述基底表面的晶粒不连续的CdTe薄膜;设置于所述基底与所述CdTe薄膜的接触面的单分散的银纳米颗粒。本发明利用银纳米颗粒的等离激元拉曼散射增强作用,得到表面振动模式可分辨的CdTe薄膜,并利用其表面振动的频率和强度随周围介质的改变而非常灵敏地变化的性质,可以实现在分子层面灵敏地检测气体或环境颗粒物的种类和浓度。
技术领域
本发明属于环境检测技术领域,具体涉及一种表面振动模式可分辨的CdTe薄膜及其制备方法以及应用。
背景技术
目前,工业界或居民家庭厨房多使用燃气报警器检测空气中的液化石油气、人工煤气、天然气等成分,用以保障生命财产安全和工业环境生产安全,其核心部件多使用半导体气敏传感器。
半导体气敏传感器是利用待测气体与半导体表面接触时,产生的电导率等物理性质变化来检测气体的。待测气体与半导体表面接触后,气体吸附到半导体表面,与半导体间发生电子传递或是化学反应,使半导体的电导率等物理性质发生变化,进而使得电阻型半导体气敏元件的阻值发生变化,或是非电阻型半导体气敏元件的二极管伏安特性和场效应晶体管的阈值电压发生变化,最后达到检测待测气体浓度的目的。
市场上,以半导体气敏传感器为核心的燃气报警器占据主流地位,这种方法十分成熟,成本低廉,使用方便,能满足大多数用户的需求。但是这种环境探测器也有其局限。首先,其灵敏度不高。空气中的待测气体浓度需要在一定数值以上,才能与半导体气敏传感器发生相互作用,从而引起报警,当气体浓度较低时,这种环境探测器就不能灵敏地对环境中的待测气体或者物质产生响应。其次,这种环境探测器的可靠程度同样不高,就日常生活而言,经常发生由于厨房油烟过大,引起煤气报警器的自动报警。
除气体探测器外,环境探测领域还包含了对于颗粒物的探测。环境颗粒物的测定方法以重量法为主。根据中华人民共和国环境保护部发布的《环境空气PM10和PM2.5的测定重量法(HJ 618-2011)》国家环境保护标准,重量法的原理为:分别通过具有一定切割特性的采样器,以恒速抽取定量体积空气,使环境空气中PM10和PM2.5被截留在已知质量的滤膜上,根据采样前后滤膜的重量差和采样体积,计算出PM10和PM2.5的浓度。与气体探测器类似,这种方法的灵敏度比较低,只有在环境中存在较多颗粒物的时候,才能方便地得到较为准确的结果,该方法同样无法得知颗粒物的主要成分。
发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种表面振动模式可分辨的CdTe薄膜及其制备方法以及应用,本发明提供的CdTe薄膜利用其表面振动的频率和强度随周围介质的变化而非常灵敏地变化的性质,可以实现在分子层面灵敏地检测气体或环境颗粒物的种类和浓度。
本发明提供了一种表面振动模式可分辨的CdTe薄膜,包括:
基底;
复合于所述基底表面的晶粒不连续的CdTe薄膜;
设置于所述基底与所述CdTe薄膜的接触面的单分散的银纳米颗粒。
优选的,所述基底为玻璃基底。
优选的,所述银纳米颗粒的粒径为5~200nm,所述CdTe薄膜的厚度为2~100nm。
本发明还提供了一种上述表面振动模式可分辨的CdTe薄膜的制备方法,包括以下步骤:
在清洗干净的基底表面依次制备单分散的银纳米颗粒以及不连续的CdTe薄膜,得到表面振动模式可分辨的CdTe薄膜。
优选的,所述单分散的银纳米颗粒的制备方法具体为:
在基底表面沉积厚度为5~100nm的银纳米薄膜后,再在氮气气氛条件下,于200~500℃进行热处理15~60min,得到复合有单分散的银纳米颗粒的基底;
或者,
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