發(fā)光材料及其生產(chǎn)方法
【專利摘要】提供一種用于發(fā)光結(jié)構(gòu)的混合納米材料基板的合成方法，包括步驟：(a)針對(duì)該發(fā)光結(jié)構(gòu)定義一個(gè)或多個(gè)發(fā)光特性；(b)選擇納米晶體和適合的發(fā)光分子；以及(c)基于發(fā)光特性，通過(guò)選擇性地改變基板中納米晶體的尺寸，并選擇性地將發(fā)光分子結(jié)合到納米晶體的表面，從而合成可操作為定義單照明體的納米材料結(jié)構(gòu)，來(lái)合成混合納米材料基板，其中單照明體可操作為在施加單激發(fā)能量值時(shí)產(chǎn)生與發(fā)光特性一致的光發(fā)射。還提供了一種由納米晶體-發(fā)光分子結(jié)構(gòu)組成的新型混合納米材料，該納米晶體-發(fā)光分子結(jié)構(gòu)定義了單照明體，單照明體具有基于(a)納米晶體尺寸的選擇性改變和(b)結(jié)合到納米晶體表面的發(fā)光分子濃度在基板上的選擇性改變，在表面上改變的發(fā)光影響結(jié)構(gòu)性質(zhì)。在應(yīng)用于例如包括單激發(fā)能量值混合納米材料的二極管時(shí)，混合納米材料基板將能量值轉(zhuǎn)換成在可變基板上的發(fā)光，產(chǎn)生白光范圍內(nèi)的光發(fā)射?；旌霞{米材料是可調(diào)節(jié)的，以便實(shí)現(xiàn)發(fā)光結(jié)構(gòu)所期望的發(fā)光特性。
【專利說(shuō)明】發(fā)光材料及其生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及發(fā)光二極管（LED)以及LED的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)估計(jì)，照明建筑物需要全球電力消耗的至少20%。至少部分由于這個(gè)原因，正在 通過(guò)立法逐漸停止使用低能效燈泡、特別是白熾燈，并大力鼓勵(lì)更有效的發(fā)光裝置。
[0003] 緊湊型熒光燈泡（CFL)代表了一種更高能效的選擇。然而，CFL由于包含汞而受 到批評(píng)，汞是一種當(dāng)破裂時(shí)能夠被釋放到室內(nèi)的非常有毒和危險(xiǎn)的物質(zhì)。CFL還面臨著不能 產(chǎn)生與白熾燈泡相同的白光色調(diào)的批評(píng)，這會(huì)對(duì)消費(fèi)者的情緒造成不利影響。
[0004] 眾所周知，LED的使用提供了具有改進(jìn)特性的照明系統(tǒng)，這些改進(jìn)特性包括：低能 耗、延長(zhǎng)壽命、更小尺寸以及改善耐用性和可靠性。LED通常使用比傳統(tǒng)白熾燈泡少高達(dá) 90%的能量，并且可以具有高達(dá)50, 000小時(shí)的使用壽命。在照明質(zhì)量（亮度和色純度）比 較重要以及考慮成本和效率時(shí)，LED在包括汽車工業(yè)、顯示器和TV背光的其他市場(chǎng)領(lǐng)域中 也具有重要的應(yīng)用。
[0005] 另一種選擇可能是有機(jī)發(fā)光二極管（OLED)。與無(wú)機(jī)LED相比，OLED通常具有更簡(jiǎn) 單的設(shè)計(jì)，不過(guò)其涉及復(fù)雜的合成工藝，并且包含昂貴的重金屬或稀土金屬（鉬、銥等）。此 夕卜，有機(jī)LED或有機(jī)金屬LED與無(wú)機(jī)LED相比，通常更不穩(wěn)定、更低效。
[0006] 使用LED的燈泡不含汞，并且通常比CFL具有更長(zhǎng)的壽命。LED燈泡的能效優(yōu)于傳 統(tǒng)白熾燈泡，并且至少與CFL同樣有效，如果不是更有效的話。
[0007] 不過(guò)，LED光源和材料（諸如分子或半導(dǎo)體）通常在可見(jiàn)光譜的較窄范圍內(nèi)發(fā)光， 使得白光發(fā)光器的設(shè)計(jì)非常具有挑戰(zhàn)性且昂貴。在此描述四種用于產(chǎn)生白光發(fā)光二極管 (LED)的傳統(tǒng)方法。
[0008] 在第一種傳統(tǒng)方法中，將具有藍(lán)色、綠色和紅色輸出的發(fā)光二極管組合成一個(gè)發(fā) 光結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生白光的錯(cuò)覺(jué)。這種方法具有若干缺點(diǎn)，包括難以制造最佳的綠光LED，并且具有 非常高的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和制造成本。
[0009] 在第二種傳統(tǒng)方法中，通過(guò)使用一種或多種發(fā)射互補(bǔ)色的無(wú)機(jī)熒光體涂覆紫外 (UV)或藍(lán)光LED (通常基于III-V半導(dǎo)體一鎵、鎵-銦或氮化鋁），來(lái)構(gòu)建白光LED。如果使 用藍(lán)光LED，那么通過(guò)使用熒光體材料將一部分發(fā)射光進(jìn)行轉(zhuǎn)換。具體來(lái)說(shuō)，已經(jīng)通過(guò)具有 摻雜熒光體，諸如Ce: YAG(摻鈰釔鋁石榴石）的藍(lán)光LED，構(gòu)建了白光LED。在摻雜熒光體 中，雜質(zhì)離子發(fā)射藍(lán)色的互補(bǔ)色，例如通過(guò)藍(lán)光LED的照射發(fā)出準(zhǔn)白光的黃色或橙色。在這 種方法中，難以發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)目?主組合，并難以按照可再現(xiàn)的方式控制摻雜過(guò)程，通常會(huì)導(dǎo) 致低純度的白光發(fā)射。此外，調(diào)整LED被熒光體吸收以產(chǎn)生白光狀態(tài)的發(fā)光比率的困難性， 也造成所獲得的白色光源的質(zhì)量降低。該方法通常需要使用包含稀土元素的材料，而稀土 元素正日益缺乏且較為昂貴。此外，該方法伴隨著復(fù)雜的設(shè)計(jì)要求，并且由于使用多種熒光 體或LED以及單個(gè)熒光體發(fā)射產(chǎn)生白光，可能導(dǎo)致白光照明不均勻（不純）。
[0010] 在第三種傳統(tǒng)方法中，通過(guò)使用有機(jī)分子基電致發(fā)光構(gòu)建白光LED。這種策略中最 常用的方法是用多層發(fā)射不同顏色的有機(jī)分子涂覆有機(jī)分子基藍(lán)色電致發(fā)光裝置。該方法 要求復(fù)雜的處理，通常會(huì)導(dǎo)致有機(jī)材料的大量浪費(fèi)，導(dǎo)致制造成本相對(duì)較高。
[0011] 在第四種傳統(tǒng)方法中，在電致發(fā)光裝置中將多種有機(jī)分子發(fā)射體的混合物涂覆成 單層。該方法更經(jīng)濟(jì)有效，不過(guò)會(huì)導(dǎo)致低質(zhì)量（不純）的白光發(fā)射。有機(jī)LED與無(wú)機(jī)LED 相比通常具有更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，不過(guò)包含復(fù)雜的合成工藝，并且在有機(jī)金屬發(fā)射體的情況下， 經(jīng)常還包含昂貴的重金屬（鉬，銥等）。此外，與無(wú)機(jī)LED相比，有機(jī)LED通常更不穩(wěn)定。
[0012] 通常，由于難以獲得所需比例的多色發(fā)射，因此白光LED的構(gòu)造是挑戰(zhàn)性的且昂 貴的。
[0013] 從而，需要一種克服傳統(tǒng)LED和方法的至少部分缺陷的改進(jìn)的白光發(fā)射材料或 LED，以及用于合成或制造白光發(fā)射材料的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] -方面，提供一種發(fā)光結(jié)構(gòu)，其被配置成使得：主突光體具有第一預(yù)定光致發(fā)光光 譜，次熒光體具有第二預(yù)定光致發(fā)光光譜以及與第一預(yù)定光譜重疊的吸收光譜。將次熒光 體與主熒光體結(jié)合，使得發(fā)生無(wú)輻射偶極-偶極耦合。在一種情形中，主熒光體可以由金屬 氧化物納米晶體組成。次熒光體可以選自由熒光性染料、聚合物和量子點(diǎn)組成的組。在另 一種情形中，使用福斯特共振能量轉(zhuǎn)移（FRET)實(shí)現(xiàn)無(wú)輻射偶極-偶極耦合。
[0015] 在一種情形中，選擇主熒光體和次熒光體，使其發(fā)射光譜和吸收光譜相互影響，以 提供白光范圍內(nèi)的光發(fā)射?？梢酝ㄟ^(guò)改變主熒光體的尺寸、結(jié)合到主熒光體的次熒光體的 濃度、次熒光體的種類以及主熒光體與次熒光體之間的發(fā)射光譜重疊中的至少一種來(lái)實(shí)現(xiàn) 該選擇，其中次熒光體的濃度影響主熒光體與次熒光體之間的平均距離。
[0016] 在另一種情形中，通過(guò)金屬-鍵合官能團(tuán)將次熒光體結(jié)合到主熒光體。在另一種 情形中，通過(guò)鍵合劑或使用共同的納米結(jié)構(gòu)基體進(jìn)行封裝，將次熒光體結(jié)合到主熒光體。
[0017] 根據(jù)本文另一方面，提供一種發(fā)光結(jié)構(gòu)的合成方法。在一種情形中，該方法包括確 定選擇的發(fā)光特性；基于該選擇的發(fā)光特性，選擇具有第一預(yù)定光致發(fā)光光譜的主熒光體 以及具有第二預(yù)定光致發(fā)光光譜以及與第一預(yù)定光譜重疊的吸收光譜的次熒光體；以及將 次熒光體結(jié)合到主熒光體，使得按照提供該選擇的發(fā)光特性的方式發(fā)生無(wú)輻射偶極-偶極 耦合。
[0018] 在一種情形中，通過(guò)改變主熒光體的尺寸、次熒光體與主熒光體之間的距離以及 次熒光體與主熒光體之間的發(fā)射光譜重疊中的至少一種，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光特性的選擇。
[0019] 在一種特定情形中，發(fā)光特性的選擇包括在白光范圍內(nèi)產(chǎn)生光發(fā)射。
[0020] 在另一種情形中，主熒光體與次熒光體的結(jié)合發(fā)生在液體情形中。在另一種情形 中，結(jié)合包括官能團(tuán)的交互作用，以提供納米材料結(jié)構(gòu)，該納米材料結(jié)構(gòu)可操作為限定在施 加單個(gè)激發(fā)能量時(shí)可操作為產(chǎn)生與所述發(fā)光特性一致的光發(fā)射的單照明體。
[0021] 在又一種情形中，提供一種發(fā)光結(jié)構(gòu)的合成方法，包括：制備主熒光體的溶液；制 備次熒光體的溶液；使溶液相接觸，使得主熒光體與次熒光體結(jié)合，以提供無(wú)輻射偶極-偶 極奉禹合。
[0022] 基于下面結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他方面和特征對(duì)于本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本文所采用的用語(yǔ)和術(shù)語(yǔ)是為了說(shuō)明的目 的，不應(yīng)被認(rèn)為是限定性的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 現(xiàn)在將參照附圖，僅通過(guò)示例描述本公開(kāi)的實(shí)施例。
[0024] 圖IA至圖IE圖示用于形成LED的常規(guī)方法及其性質(zhì)。
[0025] 圖2A至圖2K圖示根據(jù)一實(shí)施例的福斯特共振能量轉(zhuǎn)移的某些參數(shù)和性質(zhì)。
[0026] 圖3A至圖3C圖示一實(shí)施例的一個(gè)方面，具體為Y -Ga2O3納米晶體的光致發(fā)光性 質(zhì)。
[0027] 圖4A和圖4B圖示根據(jù)一實(shí)施例的FRET的利用效率。
[0028] 圖5圖示根據(jù)一實(shí)施例，通過(guò)改變納米晶體上次熒光體的濃度，混合納米復(fù)合材 料的光致發(fā)光特性的變化。
[0029] 圖6A和圖6B圖示根據(jù)一實(shí)施例，從氧化鎵（III) (Ga2O3)(大約5. 6nm) -若丹明 B(RhB)的光致發(fā)光光譜獲得的國(guó)際照明委員會(huì)（CIE)坐標(biāo)。
[0030] 圖7圖示根據(jù)一實(shí)施例、對(duì)于不同RhB濃度、Ga2O3(大約4. 4nm)-RhB的光致發(fā)光 光譜。
[0031] 圖8A和圖8B根據(jù)一實(shí)施例、使用CIE色度圖圖示Ga2O3 (大約4. 4nm) -RhB光致發(fā) 光的圖。
[0032] 圖9圖不根據(jù)一實(shí)施例、對(duì)于不同RhB濃度、Ga2O3 (大約4. 3nm)-RhB的光致發(fā)光 光譜。
[0033] 圖IOA和圖IOB根據(jù)一實(shí)施例、使用CIE色度圖圖示Ga2O3 (大約4. 3nm) - RhB的 光致發(fā)光。
[0034] 圖11圖示根據(jù)一實(shí)施例、對(duì)于不同RhB濃度、Ga2O3 (大約3. 8nm) -RhB的光致發(fā)光 光譜。
[0035] 圖12A和圖12B圖示根據(jù)一實(shí)施例、利用納米晶體表面上結(jié)合不同量RhB的3. 8nm Ga2O3納米晶體，實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射的Ga2O 3-RhB納米復(fù)合材料的CIE坐標(biāo)分析。
[0036] 圖13A圖示根據(jù)一實(shí)施例、可實(shí)現(xiàn)"純"白光的Ga2O3納米顆粒的尺寸的一個(gè)示例 的建模分析。
[0037] 圖13B圖不CIE 1931顏色空間色度圖，指不根據(jù)一實(shí)施例的具有所不的純白光的 各個(gè)色點(diǎn)。
[0038] 圖14A至圖18B圖示根據(jù)一實(shí)施例、使用氧化鋅（ZnO)納米晶體取代Ga2O 3納米晶 體的參數(shù)和特性。
[0039] 圖19圖示根據(jù)一實(shí)施例、使用CIE色度圖對(duì)Ga2O3 (大約3. 8nm) -RhB與Ga2O3 (大 約4. lnm)-ATTO 565 "白光"光致發(fā)光進(jìn)行的比較。
[0040] 圖20圖示根據(jù)一實(shí)施例、使用白光區(qū)域被放大的CIE色度圖，對(duì)Ga2O 3(大約 3. 8nm) -RhB與Ga2O3 (大約4. lnm) -ATTO 565光致發(fā)光進(jìn)行的比較。
[0041] 圖21圖示根據(jù)一實(shí)施例的Ga2O3 (大約4. lnm) -ATTO 565的光致發(fā)光光譜。
[0042] 圖22圖示根據(jù)一實(shí)施例、使用CIE色度圖比較次熒光體具有不同濃度時(shí)Ga2O 3 (大 約 3. 8nm) -RhB 與 Ga2O3 (大約 4. lnm) -ATTO 565。
[0043] 圖23為根據(jù)一實(shí)施例的混合納米材料LED的框圖。
[0044] 圖24A至圖24C是根據(jù)一實(shí)施例、在樣品制備過(guò)程中、己烷中的Ga2O3納米晶體與 水中的RhB相接觸的示例性照片。
[0045] 圖25為根據(jù)一實(shí)施例、用于制造發(fā)光結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
[0046] 圖26為根據(jù)一實(shí)施例、使用溶液制造發(fā)光結(jié)構(gòu)的方法的流程圖。
[0047] 在附圖中，通過(guò)示例說(shuō)明了各實(shí)施例。顯然應(yīng)該理解的是，說(shuō)明書和附圖僅用于說(shuō) 明且有助于理解的目的，不應(yīng)理解為對(duì)發(fā)明范圍的限制。

【具體實(shí)施方式】
[0048] 圖1圖不傳統(tǒng)白光LED系統(tǒng)的性質(zhì)。圖IA圖不一種傳統(tǒng)的突光體轉(zhuǎn)換式LED。用 熒光體層112涂覆藍(lán)色或UV LED層114,以便產(chǎn)生白光110。圖IB圖示傳統(tǒng)的色混合式 LED。用混色光學(xué)裝置116涂覆多色LED陣列118,以便產(chǎn)生白光110。圖IC圖示傳統(tǒng)的混 合方法LED。用混色光學(xué)裝置116涂覆彩色和熒光體轉(zhuǎn)換LED陣列120,以便產(chǎn)生白光110。
[0049] 圖ID圖示一種傳統(tǒng)的LED裝置結(jié)構(gòu)150。在透明塑料殼體156內(nèi)部的兩個(gè)終端引 線154之間，設(shè)置一層狀二極管152。終端引線154伸出透明塑料殼體156的底部。當(dāng)在終 端引線154上施加電壓時(shí)，該裝置發(fā)射出光束158。圖IE圖示傳統(tǒng)LED裝置的示例性色空 間圖。
[0050] 鑒于用于制造白光LED的傳統(tǒng)方法的復(fù)雜性和成本問(wèn)題，本文研發(fā)出發(fā)光結(jié)構(gòu)以 及制造方法，以提供旨在作為單一照明體（人造分子熒光體）的混合材料和發(fā)光系統(tǒng)。作為 示例性實(shí)施例，這種混合材料包括透明導(dǎo)電氧化物納米顆粒和結(jié)合到氧化物納米顆粒表面 的有機(jī)或有機(jī)金屬絡(luò)合物。可以將這種混合材料制成固態(tài)形式，或者可以以液態(tài)形式（例 如膠體）保存，以便簡(jiǎn)化具有不同發(fā)光性質(zhì)的LED的制造。
[0051] 白光發(fā)射通常是由三基色（藍(lán)色、綠色和紅色）或兩種互補(bǔ)色（藍(lán)色和橙色、或者 青色和紅色）的組合而產(chǎn)生的。在一種情形中，膠體亞穩(wěn)態(tài)Y-Ga 2O3納米晶體發(fā)射從可見(jiàn) 光譜的紫色到青色區(qū)域（405-465nm)大小可調(diào)諧的光。該發(fā)射源于供體（氧空穴）上捕獲 的電子與受體上捕獲的空穴（鎵或鎵-氧空穴對(duì)）的復(fù)合。稱為供體-受體對(duì)（DAP)復(fù)合， 這一現(xiàn)象通常依賴于局部供體和受體的結(jié)合能以及它們的引力庫(kù)侖相互作用。通過(guò)控制合 成過(guò)程中的氧化/還原環(huán)境，可以控制自然缺陷濃度，從而影響缺陷發(fā)射的強(qiáng)度。
[0052] 通過(guò)調(diào)整氧化物納米晶體的尺寸，例如通過(guò)改變合成溫度，以及通過(guò)改變納米晶 體表面上RhB (或另一種熒光體）的濃度，可以制造白光發(fā)射材料。改變納米晶體的尺寸能 夠調(diào)節(jié)光譜的藍(lán)-綠部分，而改變結(jié)合到納米晶體的RhB的濃度則能夠調(diào)整光譜的橙/紅 部分的強(qiáng)度?？墒褂弥T如RhB的熒光體，因?yàn)槠錆M足光譜要求、很好地被特征化并且容易購(gòu) 得。
[0053] 本文所描述的針對(duì)氧化物納米晶體的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，藍(lán)-綠光致發(fā)光源于供 體-受體對(duì)復(fù)合，其在精確的光譜區(qū)域內(nèi)足夠?qū)捛页叽缈烧{(diào)，從而僅需要光譜的橙-紅部分 的發(fā)射作出微小的貢獻(xiàn)以產(chǎn)生白光。因?yàn)槎喾N可獲得的有機(jī)染料分子在橙-紅光譜中具有 高發(fā)射性，基于膠體Ga 2O3納米晶體的混合材料是一種獲得白光發(fā)射熒光體的可行方式。此 夕卜，膠體形式的納米晶體使其易于通過(guò)化學(xué)方式進(jìn)行控制和發(fā)揮官能作用，包括結(jié)合到LED 中。
[0054] 本文所描述的合成方法的優(yōu)點(diǎn)在于，旨在結(jié)合生色團(tuán)的無(wú)輻射耦合。無(wú)輻射耦合 的實(shí)現(xiàn)依賴于福斯特共振能量轉(zhuǎn)移（FRET)效應(yīng)，延長(zhǎng)了紅色光譜區(qū)域中的藍(lán)光發(fā)射，從而 能夠基于RhB(或類似分子）官能化的納米晶體的激發(fā)而形成白光。FRET是一種電動(dòng)力學(xué) 現(xiàn)象，其發(fā)生在處于激發(fā)狀態(tài)的供體（即藍(lán)色發(fā)光納米晶體）和處于基態(tài)的受體（即RhB) 之間，通過(guò)兩個(gè)生色團(tuán)之間的無(wú)輻射偶極-偶極耦合而發(fā)生。能量從供體轉(zhuǎn)移到受體的程 度基于供體（藍(lán)光發(fā)射納米晶體）的發(fā)射光譜與受體（RhB)的吸收光譜之間的重疊。由于 FRET的作用，納米晶體不僅提供光譜的藍(lán)色成分，而且還極其可調(diào)節(jié)地與分子熒光體的吸 收重疊。納米晶體的藍(lán)色發(fā)光足夠?qū)?，從而通過(guò)加入來(lái)自吸收熒光體的窄得多的橙-紅成 分而形成白光。此外，相信FRET的作用將充分地增強(qiáng)第二生色團(tuán)（即RhB)的發(fā)光壽命。
[0055] 通過(guò)增加納米晶體表面上的熒光體-受體（例如RhB)的量，增加了能量從供體 (藍(lán)光發(fā)射納米晶體）轉(zhuǎn)移到受體（RhB)的可能性。結(jié)果，所轉(zhuǎn)移的能量有可能高于以藍(lán)光 形式發(fā)射的能量，從而允許將白光從"冷"（即偏藍(lán)）調(diào)節(jié)到"暖"（即"偏黃"）。因而，正如 下面進(jìn)一步解釋的，混合納米晶體的合成可包括改變熒光體-受體的濃度。這種改變是為 了影響納米材料內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移過(guò)程，以便調(diào)節(jié)納米材料的發(fā)光光譜，從而實(shí)現(xiàn)符合一系列 期望的發(fā)光屬性的總體白光發(fā)光。
[0056] 圖2A和圖2B示出一系列時(shí)間分辨的PL測(cè)量結(jié)果。圖2A比較了結(jié)合到Ga2O 3納 米晶體的RhB在565nm下激發(fā)時(shí)從Stl到S1的躍遷210,與230nm下激發(fā)到Ga 2O3納米晶體帶 隙212的PL衰減動(dòng)態(tài)。由于Ga2O3納米晶體在可見(jiàn)光譜部分完全透明，RhB可以被直接激 發(fā)成S c^lj S1躍遷。圖2B示出處于水中的自由靜止RhB 220與結(jié)合到己烷中的Ga2O3納米 晶體的RhB 222的光致發(fā)光衰減動(dòng)態(tài)的比較。用雙指數(shù)函數(shù)擬合結(jié)合到己烷中的Ga2O3納 米晶體的RhB 222所產(chǎn)生的時(shí)間衰減，產(chǎn)生3. 6ns的平均壽命（<T>)。這一數(shù)值類似于自由 RhB分子的壽命（Τ = I. 5ns)，自由RhB分子的壽命是通過(guò)對(duì)水溶液中的RhB 220的光致發(fā) 光衰減進(jìn)行單指數(shù)擬合所確定的。典型的針對(duì)染料分子的這一'I"生質(zhì)，與Ga2O3-RhB納米晶體 被激發(fā)到Ga 2O3納米晶體帶隙中時(shí)RhB的光致發(fā)光衰減截然不同。在此情形中，衰減速度明 顯更慢，具有長(zhǎng)三個(gè)數(shù)量級(jí)的平均壽命（<T> = 1. 5 μ s)。延長(zhǎng)壽命表明RhB采取了 DAP復(fù) 合動(dòng)力學(xué)，證明在Ga2O3納米晶體中RhB通過(guò)涉及DAP狀態(tài)的FRET被激發(fā)。隨著圖2C中所 示添加到納米晶體表面的RhB的濃度的增加，DAP發(fā)射的壽命減小，這也證明了從Ga 2O3納 米晶體向RhB的FRET。
[0057] 圖2D比較了溶解在水（兩性離子或Z形式）和己烷（內(nèi)酯或L形式）中的RhB 分子的吸收光譜與結(jié)合到Ga2O3納米晶體的RhB分子的吸收光譜。內(nèi)酯形式具有與兩性離 子形式極為不同的吸收光譜，特別明顯的是紅移和在大約561nm處具有最大值的S tl到S1帶 的強(qiáng)度明顯減小，這是由于離子形式的發(fā)光造成的。因而，處于己烷溶液中的RhB內(nèi)酯不發(fā) 射橙-紅光。在從RhB轉(zhuǎn)移到Ga 2O3納米晶體懸浮液時(shí)，Stl到S1帶也經(jīng)歷某些紅移，并且與 兩性離子相比其強(qiáng)度下降大約9倍。這些改變表明RhB在輸運(yùn)到包含Ga 2O3納米晶體的無(wú) 極性溶劑中時(shí)不同的電子結(jié)構(gòu)。通過(guò)置換三辛基氧膦配體，RhB可以通過(guò)羧基與Ga 2O3納米 晶體配位。
[0058] 圖2E示出在激發(fā)到Ga2O3譜帶邊緣能量以上時(shí)，使用不同稀釋的RhB儲(chǔ)備溶液的 RhB共軛的Ga2O3納米晶體（Ga2O3-RhB納米晶體）的光致發(fā)光光譜。在存在RhB的情況下， DAP發(fā)射淬滅，同時(shí)出現(xiàn)中心處于大約578nm的特征S1到StlRhB發(fā)射帶。隨著RhB溶液起 始濃度的增加，通過(guò)DAP發(fā)射，RhB發(fā)射強(qiáng)度增大，這表明通過(guò)Ga 2O3納米晶體激發(fā)RhB。假 設(shè)通過(guò)FRET激發(fā)RhB，可使用例如下式計(jì)算針對(duì)納米晶體尺寸的能量轉(zhuǎn)移效率（JIfket):

【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)光結(jié)構(gòu)，包括： 主熒光體，具有第一預(yù)定光致發(fā)光光譜；和 次熒光體，具有第二預(yù)定光致發(fā)光光譜以及與所述第一預(yù)定光譜重疊的吸收光譜， 其中所述次熒光體與所述主熒光體結(jié)合，使得發(fā)生無(wú)輻射偶極-偶極耦合。
2. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述主熒光體是納米晶體。
3. 如權(quán)利要求2的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述納米晶體為金屬氧化物。
4. 如權(quán)利要求2的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述金屬氧化物選自由以下組成的組：氧化鎵 (III)，氧化鋅和氧化鋁（III)。
5. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述次熒光體選自由以下組成的組：熒光染料，聚合 物和量子點(diǎn)。
6. 如權(quán)利要求5的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述突光染料為若丹明B。
7. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述主熒光體發(fā)射405nm至465nm范圍內(nèi)的光。
8. 如權(quán)利要求7的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述次熒光體發(fā)射550nm至650nm范圍內(nèi)的光。
9. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述無(wú)輻射偶極-偶極耦合是福斯特共振能量轉(zhuǎn)移 (FRET)。
10. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述主熒光體和所述次熒光體被選擇為使得所述 第一預(yù)定光譜、第二預(yù)定光譜和吸收光譜相互作用，以提供白光范圍內(nèi)的光發(fā)射。
11. 如權(quán)利要求10的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述選擇包括改變以下中的至少一種： 所述主熒光體的尺寸， 結(jié)合到所述主熒光體的次熒光體的濃度，所述濃度影響所述主熒光體與所述次熒光體 之間的平均距離， 次熒光體的類型，以及 所述主熒光體與所述次熒光體之間的發(fā)射光譜重疊。
12. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述次熒光體通過(guò)金屬鍵合官能團(tuán)結(jié)合到所述主 熒光體。
13. 如權(quán)利要求1的發(fā)光結(jié)構(gòu)，其中所述次熒光體通過(guò)鍵合劑或使用共同的納米結(jié)構(gòu) 基體進(jìn)行封裝而結(jié)合到所述主熒光體。
14. 一種用于生產(chǎn)發(fā)光結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括： 確定選擇的發(fā)光特性， 基于所述選擇的發(fā)光特性選擇： 具有第一預(yù)定光致發(fā)光光譜的主熒光體，和 具有第二預(yù)定光致發(fā)光光譜以及與所述第一預(yù)定光譜重疊的吸收光譜的次熒光體， 將所述次熒光體結(jié)合到所述主熒光體，使得按照提供所述選擇的發(fā)光特性的方式發(fā)生 無(wú)輻射偶極-偶極耦合。
15. 如權(quán)利要求14的方法，其中所述選擇的發(fā)光特性通過(guò)改變以下中的至少一種被配 置： 所述主熒光體的尺寸， 所述次熒光體與所述主熒光體之間的距離，以及 所述次熒光體與所述主熒光體之間的發(fā)射光譜重疊。
16. 如權(quán)利要求14的方法，其中所述選擇的發(fā)光特性包括白光范圍內(nèi)的光發(fā)射。
17. 如權(quán)利要求14的方法，其中所述結(jié)合以液相發(fā)生。
18. 如權(quán)利要求14的方法，其中所述結(jié)合包括官能團(tuán)的相互作用，以提供可操作為限 定單照明體的納米材料結(jié)構(gòu)，所述單照明體可操作為在施加單激發(fā)能量時(shí)產(chǎn)生與所述發(fā)光 特性一致的光發(fā)射。
19. 一種用于生產(chǎn)發(fā)光結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括： 制備主熒光體的溶液； 制備次熒光體的溶液；以及 使這些溶液接觸，使得所述主熒光體與所述次熒光體結(jié)合，以提供無(wú)輻射偶極-偶極 耦合。
【文檔編號(hào)】C09K11/08GK104364346SQ201380029572
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月7日
【發(fā)明者】帕夫萊·拉多萬(wàn)諾維奇, 王婷 申請(qǐng)人:帕夫萊·拉多萬(wàn)諾維奇, 王婷