半導體奈米微晶實現理想的光學溫度計
- 上線日期：2010/9/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國化學家最近利用掺雜的半導體奈米微晶，製作出新型的高靈敏度光學溫度計(optical thermometer)。該裝置倚賴的工作原理是一種新發現的光致發光(photoluminescence)機制，可望用來測量有機發光二極體(OLED)、雷射二極體(LD)與其他奈米級元件在製作過程中的溫度變化。
華盛頓大學的Daniel Gamelin等人製作的溫度計是由膠體狀的?錳半導體奈米晶體所組成，利用藍光照射激發奈米晶體，溫度計會在520 nm與580 nm兩個波段發光，此即所謂的雙重發射(dual-emission)效應。這兩個波段的峰值強度比可用來測量環境的溫度。
Gamelin表示，這個成果是該團隊在研究磁光效應(Magneto-optical Effect)時的意外發現。這項研究探討了掺錳半導體的全新光致發光機制，研究結果顯示，由於雙放射的機制對於溫度變化非常敏感，它可以輕易且即時偵測到實驗室恆溫水槽中0.2 °C的溫度變化，因此奈米晶體可以作為理想的光學溫度計。
研究團隊指出，奈米微晶體的雙重發射效應是晶體中兩個熱居量(thermal populations)分佈不同的激發態所造成。藉由改變奈米晶體的能隙就能在很大的溫度變化範圍觀測到雙放射光譜，因此特別適用於奈米元件製作過程的熱影像觀察。由於光強度比與pH值及其他會影響一般熱感式溫度計的外在因素無關，因此也適用於生物體溫的量測。
科學家研究有機分子的本質雙重放射現象已超過半個世紀，起初只是基礎研究，後來擴散至其他領域。半導體材由於光降解(photodegrade)效應遠比其他有機材料低，最近常被科學家拿來作類似的應用。然而，半導體晶體對於微小的溫度變化並不靈敏，上述研究團隊的奈米微晶克服了這個問題，並在穩定發光的無機螢光粉加持下發展出比例式光學測溫術。詳見Nano Letters 10, pp 3670–3674 (2010)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/43633
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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