基于非晶态铕(III)配合物与量子点的比率型发光温度传感器研究及其高灵敏度性能探索

本研究针对微电子器件局部过热监测需求，开发了基于CdSe/CdS/ZnS量子点(QDs)与非晶态β-二酮铕(III)配合物(Eu(CPDK3–5 )3 bpy17–17 )的PMMA复合薄膜。通过自旋涂布技术制备的杂化材料在298–393 K范围内表现出1.59 %/K的比率型发光温度灵敏度，解决了传统传感器紫外激发依赖性和光稳定性差的难题，为微米级温度分布监测提供了新型解决方案。

　　

随着电子器件微型化发展，局部过热成为制约设备可靠性的关键问题。传统电子温度传感器受限于空间分辨率和电磁干扰，而基于发光参数测量的光学测温技术展现出独特优势。然而现有材料面临紫外激发依赖、光稳定性差、灵敏度不足等挑战，特别是量子点(QDs)与镧系配合物的协同测温机制尚未明确。

为解决这些问题，国内研究人员在《Supramolecular Materials》发表研究，通过合成核壳结构CdSe/CdS/ZnS量子点和长链修饰的非晶态铕(III)配合物，开发出新型PMMA基复合薄膜。采用动态光散射(DLS)和X射线衍射(XRD)表征纳米颗粒，结合原子力显微镜(AFM)验证薄膜均匀性，通过变温荧光光谱系统评估了材料的测温性能。

3.1 铕(III)配合物发光特性
合成的Eu(CPDK_3–5
)₃
bpy_17–17
在612 nm处呈现典型⁵
D₀
→⁷
F₂
跃迁，配体三重态能级实现了高效的Eu³⁺
能量传递。

3.2 量子点形貌与光学性能
通过"一锅法"制备的QDs具有立方闪锌矿结构，油酸/硬脂酸封端的粒子尺寸分别为14/15 nm，量子产率达53%/44%，其565 nm发射与铕配合物的613 nm发射形成理想比率对。

3.3 复合薄膜制备
自旋涂布法制备的PMMA薄膜中，1:1质量比的QDs/铕配合物均匀分散，表面粗糙度仅3.5 nm。硬脂酸封端体系在多次热循环中保持稳定，而油酸体系因双键反应导致配合物降解。

3.4 温度响应特性
硬脂酸体系在298–393 K范围内展现线性响应，绝对灵敏度达7.85 μs/K。通过监测I₅₆₅
/I₆₁₃
比率实现自校准测量，相对灵敏度1.59 %/K超越已知同类材料。

3.5 光热稳定性
经5次热循环和3小时UV照射后，薄膜发光强度衰减<7%，QDs甚至因天线效应出现发射增强，证实材料具备实际应用潜力。

该研究首次阐明QDs与铕配合物的协同测温机制，创制的非晶态复合材料突破传统晶体材料的加工限制。通过分子设计消除双键副反应，使传感器在生理温度区间保持优异可逆性。这种"双发射中心"策略为开发新一代高精度微型温度探头提供了新思路，在微电子散热管理和生物医学成像领域具有重要应用前景。