[发明专利]稳定化的量子点复合材料和制备稳定化的量子点复合材料的方法

说明书

稳定化的量子点复合材料包括在包含离子性金属氧化物的基体中嵌入的多个发光半导体纳米颗粒。制备稳定化的量子点复合材料的方法包括形成混合物，该混合物包含在包含离子性金属氧化物的水溶液中分散的多个发光半导体纳米颗粒。干燥该混合物以形成稳定化的量子点复合材料，其包含在包含该离子性金属氧化物的基体中嵌入的多个发光半导体纳米颗粒。

技术领域

本公开内容大体涉及发光二级管(LED)并且更具体地涉及应用在LED部件、显示器和照明产品中的稳定化的量子点复合材料。

背景

对于LED照明应用而言，下转换(down-converting)纳米颗粒例如硒化镉量子点、磷化铟量子点和卤化铅钙钛矿量子点相对于常规的无机荧光体可提供几种显著的技术优势。主要关注的是它们窄的光致发光发射线宽度，其可小于40nm FWHM(半峰全宽)，与它们可调的光致发光峰位置。两种性质在用于LED照明和显示应用的常规的下转换荧光体例如铈(III)-掺杂的钇铝石榴石(YAG:Ce³⁺)中通常不可得到。

然而，照明产品中对下转换纳米颗粒的商业使用的主要障碍是它们的稳定性。用于一般照明的产品通常提供大于25000、50000和甚至100000小时使用的工作寿命。因此，对于材料稳定性和产品可靠性的需求非常高。至今，以上所确定类型的量子点通常缺少在典型的LED封装工作条件下商用可行所需要的稳定性。

发光纳米颗粒不稳定性的常见起因是它们对大气氧和水分的敏感性。在LED的苛刻工作条件下，量子点可与大气氧和水分反应，这可导致光通量输出的不可接受的损失或色点的变化。

简要概述

本文说明了稳定化的量子点复合材料和制备稳定化的量子点复合材料的简单且成本有效的方法。

该稳定化的量子点复合材料包含在包含离子性金属氧化物的基体中嵌入的多个发光半导体纳米颗粒。

该方法包括形成混合物，该混合物包括在包含离子性金属氧化物的水溶液中分散的多个发光半导体纳米颗粒。干燥该混合物以形成稳定化的量子点复合材料，其包含在包含该离子性金属氧化物的基体中嵌入的多个发光半导体纳米颗粒。

附图简要描述

图1A是示例性稳定化的量子点复合材料的示意，所述示例性的稳定化的量子点复合材料包含在包含离子性金属氧化物的基体中嵌入的发光半导体纳米颗粒。

图1B是图1A的发光半导体纳米颗粒之一的内部的示意，揭示了可能的核-壳结构。

图2A-2E是制造具有各种形态(例如微颗粒、宏观物体或涂层)的稳定化的量子点复合材料的流程图。

图3A和3B是在包含硅酸钾的基体中包含CdSe/CdS/SiO_x的发光半导体纳米颗粒的透射电子显微法(TEM)图像。

图4A显示了：与没有在硅酸盐基体中分散的半导体纳米颗粒(顶部数据组)对比，对于稳定化的量子点复合材料(底部数据组)而言在LED工作过程中发射波长随时间偏移的幅度(单位为nm)。

图4B显示在具有(左边数据组)和没有(右边数据组)半导体纳米颗粒的硅酸盐包封的情况下制备的LED的流明维持率。

图5显示了：在150mA和350mA的高温工作寿命(HTOL)条件下，与没有用硅酸盐包封的半导体纳米颗粒对比，包括稳定化的量子点复合材料的LED的颜色稳定性(单位为nm)。

图6显示了：与包含500℃退火的半导体纳米颗粒而没有硅酸盐包封的对照样品相比，包括分别在300℃、400℃和500℃下退火的半导体纳米颗粒的三种稳定化的量子点复合材料的颜色稳定性(单位为nm)。

图7A显示了包含与稳定化的量子点复合材料光通信的LED芯片的示例性发光器件。