專利名稱：一種量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電復合材料，具體地說是一種量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料。
背景技術(shù)：
為了應對全球日益加劇的能源危機和環(huán)境污染問題，"節(jié)能"和"綠色"成
為材料科學領(lǐng)域的主要研究攻關(guān)目標之一。白光LED照明技術(shù)因具有"節(jié)能"、 "環(huán)保"、"高效"和"長壽命"等特點，被稱為繼白熾燈、熒光燈之后的新一 代綠色環(huán)保的照明光源。
目前實現(xiàn)白光LED主要通過LED芯片發(fā)光去激發(fā)其它熒光發(fā)光材料混合而 形成白光，如用藍光LED配合發(fā)黃光的熒光粉， 一部分藍光與熒光粉發(fā)出的黃 光混合來產(chǎn)生白光，或者用藍光LED配合發(fā)綠光和發(fā)紅光的兩種熒光粉，或者 用紫光或紫外光的LED去激發(fā)紅、綠、藍三種熒光粉等。但是使用這些方法存 在著一些問題首先是熒光粉發(fā)光效率較低，這主要是由于熒光粉本身在紫 外、紫光或藍光激發(fā)下的能量轉(zhuǎn)換效率不高；其次是黃光和藍光混合產(chǎn)生的白 光存在著顏色上的不平衡，紅色成分相對少，LED白光的顯色指數(shù)較低等。
灌封膠是封裝發(fā)光二極管的主要材料，其性能直接影響制品的可靠性、光 輸出效率等。封裝LED常用的灌封膠有環(huán)氧樹脂和硅膠，但傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂和 硅膠只是用來封裝LED起保護作用，本身并不能發(fā)光，其出光的效率并不理想。
量子點是當前光電材料與器件的研究熱點，與傳統(tǒng)的無機或有機熒光材料 相比具有多種優(yōu)勢，其最大的優(yōu)點是顏色可調(diào)。單一種類的量子點材料在紫外、 紫光和藍光(300mn 480nm)激發(fā)下能夠根據(jù)其尺寸變化產(chǎn)生不同顏色的光如黃光、紅光，甚至白光。此外，它還具有激發(fā)光譜寬且連續(xù)分布，穩(wěn)定性高， 經(jīng)過表面修飾后易于在有機材料中分散等特點。
關(guān)于量子點的合成有關(guān)文獻是這樣介紹的，如"水相中CdSe與核/殼 CdSe/CdS量子點的制備與發(fā)光特性的研究"，(唐愛偉，滕楓，高銀浩，梁春軍 和王永生，無機材料學報，2006，21(2)第322-327頁)，以巰基乙酸為穩(wěn)定劑在水 相中制備了分散性良好的CdSe量子點與核/殼CdSe/CdS量子點，發(fā)射光譜和吸收 光譜表明經(jīng)CdS修飾后的CdSe量子點水溶膠表現(xiàn)出較強的發(fā)光特性，并且發(fā)射峰 和吸收峰峰位都有紅移現(xiàn)象發(fā)生。又如"強發(fā)光的CdS量子點的水相制備及其表 面修飾"(李珊珊，周興平，陳小立和朱泉，無機材料學報，2006， 33(6)第788-792 頁)，介紹了室溫下以檸檬酸鈉為穩(wěn)定劑，在水相中合成了CdS量子點，通過分析 濃度、PH值、配比等因素，獲得了強發(fā)光CdS量子點的制備條件。
關(guān)于量子點的應用有關(guān)文獻是這樣介紹的，如"半導體量子點/聚合物納 米復合材料研究進展"(方鯤，路陽，王鳳平和邱宏，材料導報，2006，20(6)第 102 105頁)，經(jīng)過表面極性修飾處理的半導體納米量子點能夠溶于多種有機溶 劑。在實際應用中，為了更好地發(fā)揮量子點的光電特性，需要將它們分散在性 能良好的基體中。聚合物則能夠很好地滿足上述條件，并且在可見光到近紅外 光范圍內(nèi)又是透明的，同時又具有制備方法簡單、所需溫度較低的特點，從而 可保證半導體納米量子點的光學性質(zhì)在制備過程中受到的影響最小。又如"半 導體量子點玻璃的研究進展"(黃光鋒和盧安賢，材料導報，2006，20(5)第30-32 頁)；"量子點發(fā)光顯示器件"(Greg Moeller和Seth Coe-Sullivan,現(xiàn)代顯 示,2006， 70第47~ 48頁)；半導體量子點材料因具有尺寸效應、禁阻效應、庫侖 阻塞效應等特性使其在生命科學、單電子器件、生物等領(lǐng)域有著廣闊的應用前景，采用共熔法、溶膠-凝膠法、離子注入法等制備方法制備的半導體量子點玻 璃具有高透明性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、短的響應時間和較高的三階非線性 極化率使其在光子開關(guān)等方面顯示出較強的優(yōu)勢。
關(guān)于量子點的生長有關(guān)文獻是這樣介紹的。如"寬譜白光LED的量子點有 源區(qū)結(jié)構(gòu)及其外延生長方法"(羅毅，邵嘉平，韓彥軍，孫長征和郝智彪，專
利申請?zhí)?00410009267.3);此發(fā)明涉及一種全固態(tài)照明光源的有源區(qū)內(nèi)含銦 鎵氮-鎵氮或銦鎵氮-銦鎵氮量子點結(jié)構(gòu)的白光功率型寬譜發(fā)光二極管LED材料 的金屬有機化學氣相沉積外延生長方法，并提供了幾種基于InGaN量子點有源區(qū) 的新型器件結(jié)構(gòu)設計，并給出了外延條件的核心生長參數(shù)如反應源流量大小、 V/III比、襯底溫度等。
以上公開技術(shù)中，尚未有采用量子點材料來改性環(huán)氧樹脂和硅膠并將其用 于白光LED灌封膠的應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種量子點發(fā)光透明灌封 膠復合材料，它利用強發(fā)光性能且波長可調(diào)的量子點作為灌封膠的摻雜物，并 且優(yōu)化封裝結(jié)構(gòu)，從而有效提高白光LED的發(fā)光效率和顯色性。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的具體技術(shù)方案是 一種量子點發(fā)光透明灌封膠復合材 料，特點是將ZnO、 ZnS、 CdS、 CdSe、 CdTe中的一種或兩種以上混合的量子點 發(fā)光材料以0. 1。/0~5%的重量比摻雜到透明的高分子灌封膠中制備而得量子點 發(fā)光透明灌封膠復合材料。
所述透明的高分子灌封膠為在波長300nm 480nm范圍內(nèi)具有98%以上透 過率的環(huán)氧樹脂或硅膠。所述量子點納米材料摻雜到透明的高分子灌封膠中的制備包括量子點發(fā) 光材料的制備；量子點發(fā)光材料的表面修飾；灌封膠復合材料的合成。
所述量子點發(fā)光材料的制備是將Zn0、 ZnS、 CdS、 CdSe、 CdTe中的一種或 兩種以上混合的量子點發(fā)光材料以溶膠凝膠法摻雜Cu3+、 Li+、 Ce+或Ar的金屬 離子而得。
所述量子點發(fā)光材料的表面修飾是以十二烷基苯磺酸鈉、巰基丙三醇、硫 脲、疏萘劑、磺基琥珀酸雙2-甲基戊基酯鈉鹽、四硫富瓦烯四硫醇鹽、十二垸 基硫酸鈉、月桂酸鈉或單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑為量子點發(fā)光材料的表面修飾 劑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有制備方法簡單，操作方便，成本低的優(yōu)點，適 用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)光二極管使用，優(yōu)化了封裝結(jié)構(gòu)并能很好地提高LED的發(fā) 光效率和顯色性，填補了半導體照明技術(shù)的空白。


圖1為實施例1的紫外可見透射譜圖
圖2為實施例1的發(fā)射譜圖
圖3為實施例2的紫外可見透射譜圖
圖4為實施例2的發(fā)射譜圖
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明 實施例1
a、量子點發(fā)光材料的制備
采用溶膠凝膠法制備Zn02量子點納米材料，將0.75g六水硝酸鋅、2.5mL分析純的正硅酸乙酯、0. 15g尿素依次加入50mL的無水乙醇溶液中攪拌均勻， 然后用濃度為1M的硝酸調(diào)節(jié)pH，使得上述混合溶液的pH值為3，經(jīng)過10小 時的攪拌反應形成透明溶液，并在室溫下待該溶液中的無水乙醇完全揮發(fā)后， 將形成的白色物質(zhì)在10(TC下干燥2小時，最后將所制得的物質(zhì)在30(TC 700 'C之間的某個溫度下退火3小時，制得ZnO量子點納米材料。
b、 量子點發(fā)光材料的表面修飾
取5 mg純度大于95y。的十二烷基硫酸鈉溶入25mL無水乙醇中，快速攪拌 使其均勻后加入30mg上述制備的ZnO量子點納米材料繼續(xù)攪拌1小時，然后 經(jīng)離心分離后在8(TC下干燥1小時，制得表面經(jīng)修飾的ZnO量子點納米材料。
c、 灌封膠復合材料的合成。
取上述經(jīng)表面修飾后的ZnO量子點納米材料10 mg加入到5 mL環(huán)氧樹脂 中，在超聲下使其均勻混合后放入真空箱內(nèi)抽真空5分鐘，除去混合溶液中的 氣泡而形成具有量子點發(fā)光性能的透明灌封膠復合材料，真空箱內(nèi)的壓力控制 在200Pa以下。 實施例2
a、量子點發(fā)光材料的制備
采用溶膠凝膠法制備CdSe-Cu量子點納米材料，將0. 17gCuCl2 .2H20與 0. 29gCd(CH3COO)2 .2&0混合后溶解到150 mL分析純的N， N—二甲基甲酰胺中， 并加入1. 5 mL分析純的巰基乙醇，然后將lmL溶度為20%的亞硒酸鈉溶液在5 分鐘內(nèi)逐滴慢慢加入上述的混合溶液中，將最終形成的溶液回流3小時，經(jīng)無 水乙醇3次溶解、離心后，在真空干燥箱中以80。C溫度干燥2小時制得CdSe-Cu 量子點發(fā)光材料，其量子點尺寸在10nm以下，可在460nm藍光激發(fā)下發(fā)出峰值在550 mn左右的白光，真空干燥箱的壓力控制在200Pa以下。
b、 量子點發(fā)光材料的表面修飾
取CdSe-Cu量子點納米材料30mg溶入25mL無水乙醇，快速攪拌后加入 5mg純度為98%以上的磺基琥珀酸雙(2-甲基戊基)酯鈉鹽對CdSe-Cu量子點 納米材料進行表面修飾，將上述溶液離心分離后在真空干燥箱中以8(TC溫度干 燥2小時后，得到經(jīng)修飾的CdSe-Cu量子點發(fā)光材料,真空干燥箱的壓力控制 在200Pa以下。
c、 灌封膠復合材料的合成。
取上述經(jīng)表面修飾后的CdSe-Cu量子點納米材料30mg加入到10 mL環(huán)氧 樹脂中，在超聲下使其均勻混合，放入真空箱內(nèi)抽真空5分鐘，除去混合溶液 中的氣泡而成具有量子點發(fā)光的透明灌封膠復合材料，真空箱的壓力控制在 200Pa以下。
對上述實施例1、實施例2制備的量子點發(fā)光的透明灌封膠復合材料進行 灌封測試使用灌注的方式將本發(fā)明的量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料注入模 具中，并抽真空30分鐘，真空室的壓力控制在200Pa以下，進一步除去灌封 膠中的氣泡，然后經(jīng)12(TC烘烤1小時后使其固化形成透明的塊體。
參閱附圖1、附圖3，從譜圖中可以看出本發(fā)明固化后的透明塊體盡管摻 雜了量子點的環(huán)氧樹指透過率在可見光范圍內(nèi)比未摻雜的環(huán)氧樹脂略低，但在 350nm-800nm范圍內(nèi)仍有較高的透過率，其值大于85%。
參閱附圖2、附圖4，從譜圖中可見所合成復合材料的激發(fā)光譜寬并且連 續(xù)分布，覆蓋了整個可見光范圍。
以上實施例只是對本發(fā)明做進一步說明，并非用以限制本發(fā)明專利，凡為 本發(fā)明等效實施，均應包含于本發(fā)明專利的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，其特征在于將ZnO、ZnS、CdS、CdSe、CdTe中的一種或兩種以上混合的量子點發(fā)光材料以0.1％～5％的重量比摻雜到透明的高分子灌封膠中制備而得量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，其特征在于所述 透明的高分子灌封膠為在波長300nm 480nm范圍內(nèi)具有98%以上透過率的環(huán)氧 樹脂或硅膠。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，其特征在于所述 量子點納米材料摻雜到透明的高分子灌封膠中的制備包括量子點發(fā)光材料的 制備；量子點發(fā)光材料的表面修飾；灌封膠復合材料的合成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，其特征在于所述 量子點發(fā)光材料的制備是將ZnO、 ZnS、 CdS、 CdSe、 CdTe中的一種或兩種以上 混合的量子點發(fā)光材料以溶膠凝膠法摻雜Cu"、 Li+、 Ce+或Al3+的金屬離子而得。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，其特征在于所述 量子點發(fā)光材料的表面修飾是以十二烷基苯磺酸鈉、巰基丙三醇、硫脲、疏萘 劑、磺基琥珀酸雙2-甲基戊基酯鈉鹽、四硫富瓦烯四硫醇鹽、十二烷基硫酸鈉、 月桂酸鈉或單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑為量子點發(fā)光材料的表面修飾劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，特點是量子點納米材料以0.1％～5％的重量比摻雜到透明的高分子灌封膠中制備而得量子點發(fā)光透明灌封膠復合材料，其制備包括量子點發(fā)光材料的制備；量子點發(fā)光材料的表面修飾；灌封膠復合材料的合成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有制備方法簡單，操作方便，成本低的優(yōu)點，適用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)光二極管使用，優(yōu)化了封裝結(jié)構(gòu)并能很好地提高LED的發(fā)光效率和顯色性，填補了半導體照明技術(shù)的空白。
文檔編號C08L63/00GK101580628SQ20091005261
公開日2009年11月18日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者卓 孫, 張哲娟, 張明昌, 曹美玲, 林麗鋒, 潘麗坤 申請人:華東師范大學;上海芯光科技有限公司