一种原位生长钙钛矿量子点薄膜及其制备方法和在荧光无损检测中的应用

本发明属于钙钛矿量子点薄膜领域，具体涉及一种原位生长钙钛矿量子点薄膜及其制备方法和在荧光无损检测中的应用。

背景技术：

1、光学元器件表面微纳损伤直接影响其应用。目前，光热弱吸收测试是微纳损伤常用测试手段(基于材料在泵浦激光作用下表面因吸收光能量导致局部温度升高，从而引起材料的物理特性发生变化(如折射率)。在激光参数一定的情况下，通过对光热效应引起的材料特性变化进行检测，可以获得材料的吸收特性。利用另一束较弱的探测激光来检测和分析泵浦激光所激发的光热效应。吸收越大，引起探测光束传播特性的变化也越大，相应地检测信号也越大。该方法虽然灵敏度高，但是测试视场小/效率低/设备昂贵。

2、相比之下，荧光发光检测，通过在元器件表面涂敷荧光剂，检测表面微纳损伤，具有成本低/效率高的优势。然而检测精度低。钙钛矿量子点作为荧光发光检测材料，具有多重优势。1.量子点尺寸小，直径1-20纳米的纳米晶体，可以更好的复合到微纳损伤(划痕)中。2.发光效率高、发光寿命短，荧光检测灵敏度高。然而目前现有基于钙钛矿量子点的荧光发光检测材料应用时，通常是采用直接在元器件表面涂敷量子点的方式，这种方式量子点材料与元器件微纳损伤耦合强度低，晶界缺陷较多，薄膜均匀性较差，从而导致微纳损伤检测灵敏度有待提高，此外还存在空气稳定性和水稳定性不高、以及等问题。因此，如何提高钙钛矿量子点薄膜的均匀性和灵敏度是当前亟待攻克的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有钙钛矿量子点薄膜稳定性差、均匀性低和灵敏度不高的技术问题，而提供了一种原位生长钙钛矿量子点薄膜及其制备方法和在荧光无损检测中的应用。

2、本发明的目的之一在于提供一种原位生长钙钛矿量子点薄膜，所述原位生长钙钛矿量子点薄膜由cspbbr3、2-巯基乙胺盐酸盐和pmma组成的前驱体溶液直接涂覆后依次经低温加热和退火而成。

3、优选地，cspbbr3、2-巯基乙胺盐酸盐和pmma的质量比为(0.03-0.4)：(0.002-0.01)：1。

4、本发明的目的之二在于提供一种原位生长钙钛矿量子点薄膜的制备方法，所述方法按以下步骤进行：

5、s1：将pmma/dmf溶液和cspbbr3/dmf溶液混合后加热搅拌一定时间，然后加入2-巯基乙胺盐酸盐/dmf溶液，继续加热搅拌一定时间，得到前驱体溶液；

6、s2：将预热的前驱体溶液直接涂覆成湿膜，然后低温加热原位成核结晶，再经退火，得到cspbbr3/2-巯基乙胺盐酸盐/pmma复合薄膜。

7、优选地，s1中pmma/dmf溶液的浓度为0.25-0.5g/ml。

8、优选地，s1中cspbbr3/dmf溶液由pbbr2/dmf溶液和csbr/dmf溶液混合而成。

9、进一步优选地，pbbr2/dmf溶液的浓度为0.1-0.2g/ml，csbr/dmf溶液的浓度为0.04-0.08g/ml。

10、优选地，s1中2-巯基乙胺盐酸盐/dmf溶液的浓度为0.01-0.02g/ml。

11、优选地，s1中加热搅拌的温度为80-130℃，时间为10-12h。

12、优选地，s2中预热温度为80-100℃。

13、优选地，s2中通过匀胶机成膜，匀胶机转速为1000-2000rpm，时间为20-40s。

14、优选地，s2中低温加热温度为80-100℃。

15、优选地，s2中退火温度为40-110℃，时间为1-3min。

16、本发明的目的之三在于提供一种原位生长钙钛矿量子点薄膜在光学元件亚表面缺陷荧光无损检测中的应用。

17、本发明的目的之四在于提供一种光学元器件表面微纳损伤的高灵敏度检测方法，所述方法：

18、将上述cspbbr3、2-巯基乙胺盐酸盐和pmma组成的前驱体溶液涂覆于待检测光学元器件表面，经低温加热和退火后，通过紫外led灯照射激发薄膜发光实现对元器件表面损伤的检测。

19、本发明与现有技术相比具有的显著效果：

20、(1)本发明的钙钛矿量子点薄膜能够在低温下原位生长到元件表面，在较低的加热温度下，即可以生成量子点，相比于直接在元器件表面涂敷量子点，可以更好的微纳损伤耦合。从而提高微纳损伤检测灵敏度。

21、(2)本发明通过pmma柔性聚合物包覆钙钛矿量子点。使得量子点具备较高的空气稳定性和水稳定性，在空气中放置21天后，薄膜的发光强度仍保持初始强度的96％。此外，浸泡在水溶液中10天后，仍可保持初始强度的95％。这使得能够在空气条件下，利用光学显微镜等设备结合进行测试，简化测试条件。

22、(3)本发明采用2-巯基乙胺盐酸盐掺杂策略，制备2-巯基乙胺盐酸盐/pmma复合钙钛矿量子点薄膜。2-巯基乙胺盐酸盐中s和nh2-位点可以有效的修饰钙钛矿量子点表面未配位的缺陷，从而有效提升复合钙钛矿量子点薄膜的发光强度，在掺杂2-巯基乙胺盐酸盐后，复合钙钛矿量子点薄膜的发光强度提升幅度超过一倍。除此之外，更重要的是，2-巯基乙胺盐酸盐短链可以定向连接钙钛矿量子点，提高量子点耦合强度，有效地减少晶界缺陷，进而显著改善钙钛矿量子点薄膜的均匀性，2-巯基乙胺盐酸盐增强量子点耦合，显著改善了钙钛矿量子点薄膜的均匀性。掺杂2-巯基乙胺盐酸盐后，薄膜的均方根粗糙度低至1.06nm，并且有效面积达到78cm2。从而能够进一步提升检测的灵敏度。

23、(4)本发明的原位生长钙钛矿量子点薄膜可应用于光学元件亚表面缺陷荧光无损检测中，紫外led激发元器件表面量子点薄膜，光学显微镜辅助观察。精度高，效率高。

技术特征：

1.一种原位生长钙钛矿量子点薄膜，其特征在于，由cspbbr3、2-巯基乙胺盐酸盐和pmma组成的前驱体溶液直接涂覆后依次经低温加热和退火而成。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿量子点薄膜，其特征在于，cspbbr3、2-巯基乙胺盐酸盐和pmma的质量比为(0.03-0.4)：(0.002-0.01)：1。

3.权利要求1或2所述的原位生长钙钛矿量子点薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s1中pmma/dmf溶液的浓度为0.25-0.5g/ml，2-巯基乙胺盐酸盐/dmf溶液的浓度为0.01-0.02g/ml，cspbbr3/dmf溶液由pbbr2/dmf溶液和csbr/dmf溶液混合而成。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，pbbr2/dmf溶液的浓度为0.1-0.2g/ml，csbr/dmf溶液的浓度为0.04-0.08g/ml。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s1中加热搅拌的温度为80-130℃，时间为10-12h。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s2中预热温度为80-100℃，通过匀胶机成膜，匀胶机转速为1000-2000rpm，时间为20-40s。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s2中低温加热温度为80-100℃，退火温度为40-110℃，时间为1-3min。

9.权利要求1或2所述的钙钛矿量子点薄膜在光学元件亚表面缺陷荧光无损检测中的应用。

10.一种光学元器件表面微纳损伤的高灵敏度检测方法，其特征在于，所述方法：

技术总结一种原位生长钙钛矿量子点薄膜及其制备方法和在荧光无损检测中的应用。本发明属于钙钛矿量子点薄膜领域。本发明的目的是为了解决现有钙钛矿量子点薄膜稳定性差、均匀性低和灵敏度不高的技术问题。本发明的钙钛矿量子点薄膜由CsPbBr<subgt;3</subgt;、2‑巯基乙胺盐酸盐和PMMA组成的前驱体溶液直接涂覆后依次经低温加热和退火而成。本发明的钙钛矿量子点薄膜能够在低温下原位生长到元件表面，相比于直接在元器件表面涂敷量子点，可以更好的与微纳损伤耦合。此外，具有较高的空气和水稳定性以及均匀性，可应用于光学元件亚表面缺陷荧光无损检测中，紫外LED激发元器件表面量子点薄膜，光学显微镜辅助观察。精度高，效率高。技术研发人员：陈梦璐,郝群,王姗姗受保护的技术使用者：北京理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23