[发明专利]一种掺铒硅量子点晶体材料、其制备方法及应用

权利要求书

1.一种掺铒硅量子点晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料的尺寸为3～5nm，其表面包含烷烃配体，所述掺铒硅量子点晶体材料为金刚石结构的晶体，所述掺铒硅量子点晶体材料晶格内的Er³⁺浓度≥1×10¹⁸ cm^-3，所述掺铒硅量子点晶体材料晶格内的Er³⁺基本上全部具有光学活性，所述掺铒硅量子点晶体材料（111）晶面的晶面间距为0.315～0.320 nm，所述的烷烃配体选自C7～C18烷烃的任意一种或任意多种。

2.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料双发射的中心波长的差值Δλ≥600 nm。

3.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料双发射的中心波长的差值Δλ≥710nm。

4.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料双发射的中心波长分别为830nm附近和1540nm附近，其中，中心波长830 nm附近对应硅量子点的发光，中心波长1540 nm附近对应Er³⁺的发光。

5.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料的形状为球形。

6.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述Er³⁺全部存在于所述掺铒硅量子点晶体材料的晶格内。

7.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料的尺寸为4nm。

8.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述烷烃配体对应的碳氢单键的信号峰在2800～3000 cm^-1。

9.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料的相对灵敏度≥3% K^-1，最大温度标准偏差≤0.02 K，重复性≥98%。

10.根据权利要求9所述的晶体材料，其特征在于，所述相对灵敏度为3.05% K^-1。

11.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料晶格内的Er³⁺浓度为3.0×10¹⁹～5.0×10²⁰ cm^-3。

12.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述掺铒硅量子点晶体材料晶格内的掺Er^3 +浓度为1.0×10²⁰ cm^-3。

13.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，在297～477 K范围内，所述硅量子点的荧光强度（I₁）随温度的升高而下降，而Er³⁺的荧光强度（I₂）随温度的升高基本不变。

14.根据权利要求13所述的晶体材料，其特征在于，荧光强度比值（R）随着温度（T）的增加而线性降低，两者的关系满足以下线性方程：

，其中，R= I₁/ I₂，I₁是指掺铒硅量子点晶体材料荧光光谱在500～1200 nm范围内的一重积分的数值，I₂是指掺铒硅量子点晶体材料荧光光谱在1400～1600nm范围内的一重积分的数值。