笔墨/编辑 悠悠
近年来，科学技能的不断发展，使手机成为个人和环球无线通信的必需品，其便携性和多功能化是当前业界的趋势。
但随着手机的功能丰富、尺寸缩小，这使其功率密度显著提高，导致手机温度升高，从而影响芯片并缩短其寿命周期。
以是我们研究了该如何精确的检测和掌握手机芯片的温度。
末了我们创造了一种含有热敏上转换纳米颗粒（UCNP）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）的荧光薄膜材料。
这种材料具有良好温度传感特性，可以用于监测芯片的表面温度，并及时掌握手机降温。
从而减少芯片的老化和损耗，延长手机的利用寿命，这不仅提升了手机用户体验舒适度，还提升了手机利用的安全性能。
一、 NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 -PDMS薄膜的制备
我们制备NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 -PDMS薄膜的第一步，是先将NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+进行合成。
我们首先称取1mmol氯化镧（ErCl 3、YbCl 3和YCl 3），以2:18:80的比例稠浊，溶解在10mL甲醇中。
再加入15mLODE和10mLOA到100mL三颈烧瓶，然后还要加入上述甲醇稠浊物。
再用Ar气流吹扫反应环境以确保全体反应过程中不存在氧气，并且用磁力搅拌器不断搅拌稠浊溶液，以确保加热均匀。
然后，将三颈烧瓶加热至150℃并保持30分钟，再冷却至室温后，加入13mL含有4mmolNH 4的甲醇溶液将F和2.5mmolNaOH添加到三颈烧瓶中。
我们再将稠浊物加热至150℃并保持30分钟，然后把三颈烧瓶加热至300℃并保持90分钟，随后停滞反应，把样品自然冷却至室温。
再通过离心、超声处理和沉淀步骤用无水乙醇洗涤稠浊物来制备上转换纳米颗粒。
我们末了将所得样品在60℃下干燥24h，得到了NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4纳米颗粒。
我们在得到NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4纳米颗粒后，便开始进行了NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 -PDMS薄膜的制备。
首先，将0.5gPDMS主溶剂添加到5mL氯仿溶液中，并同时将0.005gUCNP溶解在5mL环己烷中。
然后再利用超声处理1h，在60℃下静置24h，直至环己烷和氯仿完备挥发，得到复合股料。
紧接着向制备的复合股猜中添加0.05g固化剂，在复合股料固化之前将复合股料放置在载玻片上，并用另一载玻片覆盖该复合股料。
末了将复合股料在80℃的气氛中固化40分钟，固化后便将复合股料脱模并洗濯，然后得到复合薄膜。
二、镧系氯化物前体的反应温度和韶光
由于NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4是通过在高沸点有机溶剂和表面活性剂存不才高温分解镧系氯化物先驱体合成的。
以是我们在本研究中，对原始技能进行了适当的修正，以改进所得纳米颗粒的粒径分布和晶体质量。
我们先在980nm激光的引发下，Yb 3+作为敏化剂得到能量后被引发至2 F 5/2，随后进行能量转移激活Er 3+。
此后，Er 3+发射了三个发射带，分别对应于2 H 11/2 → 4 I 15/2、4 S 3/2 → 4 I 15/2和4 F 9/2 → 4 I 15/2。
再将合成的NaYF4:Er3+/Yb3+@NaYF4UCNPs的TEM图像和NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4的尺寸进行不雅观察，可以清楚地不雅观察到NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 UCNPs形成六方构造。
丈量100次UCNP的尺寸表明NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4的均匀长度约为57.11nm，宽度约为29.56nm。
然后我们通过对材料的XRD图谱和HRTEM图像的剖析和解释，证明了UCNPs是具有单晶特性和六方构造的纳米材料。
我们创造NaYF 4：Er 3+ /Yb 3+和NaYF 4：Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4在980nm激光引发下宏不雅观上表现出绿色上转换发光，其相应的上转换荧光发射光谱并且 NaYF4 :Er 3+ /Yb3+和NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 环己烷溶液在相同功率980nm激光引发下的上转换荧光照片可以在的插入，可以看到右侧比左侧更亮。
UCNP在2 H 11/2 → 4 I 15/2和4 S 3/2 → 4 I 15/2处的能级跃迁分别对应于525nm和540nm处的绿光发射。
我们根据荧光光谱打算，核壳UCNP在525nm和540nm能级跃迁处的强度比纯核UCNP高8.2倍和9.3倍。
此外，我们还创造了壳层可以调节核壳UCNP的表面特性，例如改变表面电荷和增加生物相容性，从而在生物医学成像和治疗中具有潜在的运用。
其相对较低的介电常数可以减少光旗子暗记的损耗，使其适宜作为光学器件的基板或通道。
经由我们多次的实验，创造了当我们选择1wt%时，UCNPs在PDMS中可以保持良好的光学性能。
这是我们通过该光学薄膜的构造特色可以通过SEM、TEM和元素图剖析确定的。
并且该薄膜在阳光下表现出高清晰度，并且在暗场条件下被980nm激光引发时呈现出明显的绿色发射，展示了这些材料精良的UCL性能。
显示了不同尺度下薄膜（UCNP/PDMS）的SEM图像，从中可以看出薄膜形成了表面光滑、厚度均匀（厚度约23μm）的平面构造。
各种元素的分布表明NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4被掺入PDMS中。
我们创造纳米粒子在PDMS等分散相对均匀，但存在一些大小不一的簇，这是由于纳米粒子与其自身分子之间的范德华力和静电引力所致。
末了，我们还对NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4的光热性子对/PDMS薄膜进行了研究，以评估所制备的聚合物薄膜的光学温度传感能力。
首先将光纤连接到980nm激光器作为泵浦光源，并将光纤尖端放置在靠近聚合物薄膜的位置，以在一定功率下不雅观察局部区域的绿光发射。
当温度稳定并且温控装置的读数固定时，开始记录光谱，显示了当局部温度从299K升高到359K时NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 /PDMS薄膜的上转换荧光光谱的演化。
随着温度的升高，540nm处的上转换发光强度逐渐降落，而以525nm为中央的上转换发光强度缓慢增加。
2 H 11/2 → 4 I 15/2的上转换强度变革率明显小于4 S 3/2 → 4 I 15/2的变革率。
由于2 H 11/2能级与4 S 3/2能级之间存在较小的能量差，2 H 11/2 → 4 I 15/2跃迁强度与4 S 3/2跃迁强度之比→ 4我15/2随着温度升高，转变强度随温度变革。
这显示了材料的上转换荧光强度积分，并把稳到I H值在339K处颠簸，这可能是由引发功率的不稳定引起的。
末了我们通过回归系数，对所有测点的拟合较为准确，结果表明本实验中C和ΔE的值分别为19.47和916cm -1，ΔE的值表明这与Er 3+能级差同等，这解释了该薄膜具有较高的可靠性和重复性。
三、PDMS不同拉伸程度下薄膜的UCL光谱
PDMS是一种柔性有机硅材料，具有良好的弹性和变形能力。
我们在实际运用中，PDMS可能会受到外力的浸染，例如变形和拉伸。
因此，有必要研究其在变形下的性能和相应特性，以担保其在繁芜环境下的可靠性和准确性。
我们先是采取相同的实验方法记录了不同拉伸程度下薄膜的光热特性，然后显示了不同拉伸程度下薄膜的UCL光谱。
从荧光光谱中可以看出，随着拉伸强度的增加，薄膜的UCL强度逐渐降落，这可能是由于光衰减路径的长度所致。
当我们利用聚合物薄膜进行温度丈量时，变形对实验结果的影响最小，这是不同变形程度下FIR值与温度的关系。
通过这一系列的实验结果表明，NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4 /PDMS基聚合物薄膜的光热性能由于其较高的光热性能可用作抗形变光学温度传感器，具有良好的灵敏度和稳定性。
NaYF 4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4/PDMS制备的薄膜，受益于PDMS强大的抗电磁滋扰能力，可用于电子器件中的温度丈量。
在这里，我们选择了GalaxyS6Edge+中的Exynos7420芯片作为紧张研究工具。
外泵浦源的光学测温紧张丈量引发区的均匀温度，只要引发区尽可能小，就可以实现高空间分辨率的分布式温度丈量。
利用光纤尖端将引发光勾引至薄膜以引发荧光材料，可以实现小表面上的高灵敏度光学丈量，与光纤尖真个聚焦事理与透镜类似。
随后我们通过每10μm移动3D调度框来记录UCL光谱，从而实现高空间分辨率的温度丈量。
创造了由980nm激光光纤尖端引发的芯片表面荧光膜的显微照片，为涂覆前和涂覆后的芯片表面图像，选择A、B、C点实时监测芯片表面温度。
由于荧光膜在前200秒内的开关循环期间的实时发射光谱，将全体芯片分为7×7个区域，在每个区域的中央进行四次温度丈量，以得到全体区域的均匀温度。
以是我们选择采取红外热像仪来丈量芯片表面温度的分布。
经由我们的丈量得出，荧光掺杂聚合物薄膜测得的温度变革趋势与红外热成像得到的温度变革趋势完备同等，证明了所制备的薄膜具有精良的测温性能。
成功实现了低至10μm高空间分辨率的芯片表面分布式温度监测，为各领域的研究和运用供应了更加精准的信息。
该方法对付微电子器件的设计、制造和性能提升具有主要的运用代价。
我们同时还比较了不同类型手机芯片的温度分布对付理解其热性能并改进其设计具有主要意义。
我们丈量了vivoX5s中的MTK6752芯片、华为p20中的Kirin970芯片、iPhone7plus中的A10芯片在稳定运行下的表面温度分布。
比较了基于上转换材料的不同类型手机芯片的不同表面温度分布，为这些芯片的热特性供应了有代价的见地。
丈量结果表明了Kirin970芯片的温差至少为2.3℃，其余，三星Exynos7420的最高温度为43.9℃，而苹果A10的最低温度为34.7℃。
这些创造有助于改进手机芯片的设计，以提高其热性能并降落能耗。
随着手机芯片变得越来越强大，其热性能对付坚持其可靠性和利用寿命变得越来越主要。
未来的发展场景将涉及采取热管、液冷等前辈散热技能，有效散发手机芯片产生的热量。
对付开拓更高效、更可靠的冷却技能对付手机的设计和性能至关主要。
四、结论
我们成功开拓了一种用NaYF4 :Er 3+ /Yb 3+ @NaYF 4纳米粒子所制成的薄膜。
该薄膜由厚度为23至90μm的荧光薄膜（UCNP/PDMS）组成，表面平坦，厚度均匀，采取大略的方法制造。
经由我们的研究，我们创造这种纳米颗粒荧光Er3+基薄膜在温度范围为299~359K内展现出卓越的灵敏性。
此外，我们还创造，这种纳米颗粒荧光薄膜具备精良的温度传感特性，能够有效监测芯片的表面温度并随时履行降温方法，从而有效减少芯片的老化和损耗，进而延长手机的利用寿命。
这不仅在提升手机用户的利用体验和舒适度方面具有积极浸染，同时也显著提升了手机的利用安全性能。
参考文献：
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