使用量子點檢測氣體阻擋膜中的缺陷的方法
【專利摘要】通過在氣體阻擋膜中的裂紋或缺陷內(nèi)由氣相前體形成納米粒子，可以由其中形成的所述納米粒子的直徑測定裂紋寬度。量子點的光學(xué)吸收和發(fā)射波長受粒徑支配。對于特定的材料，所述吸收和/或發(fā)射波長因此可以與所述粒徑(如由如透射電子顯微法TEM等技術(shù)測定的)相關(guān)聯(lián)。因此，熒光測量技術(shù)和/或共焦顯微法可以用于特定氣體阻擋膜內(nèi)形成的量子點的尺寸，允許測定缺陷的尺寸和性質(zhì)兩者。所述方法可以用于評估缺陷對所述氣體阻擋膜的完整性的潛在影響。
【專利說明】使用量子點檢測氣體阻擋膜中的缺陷的方法
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請要求2012年5月4日提交的美國臨時申請?zhí)?1/642,934的權(quán)益，其全部 內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。
[0003] 背景
[0004] 本發(fā)明涉及薄膜氣體阻擋體。更具體地，它涉及使用量子點的氣相合成表征薄膜 氣體阻擋體的方法。
[0005] 在電子工業(yè)中，為開發(fā)用于電子器件的有效的氣體阻擋體已經(jīng)進(jìn)行了很多工作。 氣體如〇 2和水蒸氣可以有害地影響電子器件的穩(wěn)定性和性能。因此，可以將氣體阻擋膜應(yīng) 用至活性器件層的頂部以將活性層從這種污染屏蔽。此外，氣體阻擋膜可以賦予電子器件 功能性，如撓性或耐沖擊性。
[0006] 除了電子工業(yè)之外，氣體阻擋膜也在其他領(lǐng)域中采用。例如，在包裝工業(yè)中，氣體 阻擋膜用于保護(hù)食物和藥品不受細(xì)菌和其他污染物污染。
[0007] 典型的氣體阻擋體是有機、無機或無機-有機混合材料。有機材料的實例包括聚 合物（丙烯酸酯、環(huán)氧化物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、纖維素衍生物等），其在性質(zhì)上通常是 疏水的。無機氣體阻擋體可以包括電介質(zhì)（絕緣）材料、金屬氧化物、金屬氮化物或基于 二氧化硅的（玻璃）材料。對于無機-有機混合物，有機組分通常是聚合物，例如二氧化 硅-丙烯酸酯混合物。
[0008] 為了氣體阻擋膜有效地發(fā)揮功能，它必須難以被小分子滲透。因此，必須消除膜中 的任何裂紋或通道。薄膜中的潛在缺陷的一些實例描述在圖1中。膜100中的這種缺陷包 括開孔101，針孔/閉孔102和裂紋103。閉孔是小分子難以達(dá)到的并且因此不危害膜完整 性。然而，這種孔仍然是不適宜的，因為它們可以使膜變?nèi)?。全厚度裂紋通過允許氣體分子 擴散穿過來危害膜完整性，潛在地減小器件穩(wěn)定性和性能。僅與膜的一個表面接觸的缺陷 也是不適宜的，因為它們具有蔓延為全厚度裂紋的潛力。
[0009] 同樣，需要有一種非破壞性方法以檢測氣體阻擋膜中的缺陷。還有益的是的有對 于氣體測試氣體阻擋體的穿透性的測試方法。此外，高度需要可以表征膜的缺陷結(jié)構(gòu)而不 僅是缺陷孔徑分布的檢測技術(shù)。
[0010] 用于檢測膜中的缺陷的現(xiàn)有技術(shù)方法包括壓汞孔隙率測定法（mercury intrusion porosimetry)以及氮氣吸附。壓萊孔隙率測定法是用于表征在固體膜中，特別 是在藥物工業(yè)中的包裝中的孔的方法。使用低壓汞，可以檢測14-200 μ m之間的孔直徑，而 高壓汞孔隙率測定儀可以用于檢測小至3nm的孔直徑。該技術(shù)首先由Ritter和Drake在 1940 年代開發(fā)[H. L. RUter&L. C. Drake，Ind. Eng. Chem. Anal. Ed.，1945,17, 782]。該技術(shù) 利用了液體至介質(zhì)中的滲透速率對于介質(zhì)內(nèi)的孔的尺寸和分布的相關(guān)性。單質(zhì)汞理想地適 合于該技術(shù)，因為它對大部分固體是非浸潤的。迫使非浸潤液體進(jìn)入圓形橫截面積的毛細(xì) 管所需的壓力與毛細(xì)管直徑成反比，并且直接正比于液體的表面張力和與固體表面形成的 接觸角兩者。因此，對于給定的外加壓力，可以計算Hg將進(jìn)入和那些它將不會進(jìn)入的孔的 尺寸。
[0011] 然而，壓汞孔隙率測定法的3nm檢測下限對于氣體阻擋膜的完整性的確認(rèn)而言是 不足的，因為水和氧的分子小一個數(shù)量級并且可以擴散穿過窄得多的裂紋。此外，壓汞孔 隙率測定法可以用于給出對缺陷直徑的指示，但是不提供對缺陷結(jié)構(gòu)的任何形象的表示。 模型假設(shè)了圓柱形孔形狀，這并不總是精確的。使用傳統(tǒng)的裝置，檢測面積也限定于大約 lcm2,所以更大的膜不能通過該技術(shù)表征。該技術(shù)依賴于高操作壓力，其可能損壞膜或電子 器件。當(dāng)樣品含有很多不能使用該技術(shù)檢測的閉孔時，這些高壓可以是特別有害的，因為高 壓可以將樣品壓縮。壓汞孔隙率測定法也被發(fā)現(xiàn)高估了非常小的孔的直徑。
[0012] 氣體吸附孔隙率測定儀可以用于由材料的氣體吸附等溫線測定其孔尺寸分布 [C. G. Shull，J. Am. Chem. Soc.，1948,70,1405]。氮氣體吸附在檢測具有3 Λ至 3〇〇nm 的寬 范圍的直徑的孔中使用。該技術(shù)可以用于測定孔體積，以及體積孔徑分布，其基于與壓汞孔 隙率測定法相似的技術(shù)，不同之處在于將非潤濕性液體用氮氣替換。在毛細(xì)冷凝發(fā)生的孔 尺寸范圍內(nèi)，對于具有凹液面的冷凝物，只要被吸附物的壓力超過孔中的液體的平衡壓力， 向孔中的毛細(xì)冷凝將隨之發(fā)生?？讖椒植伎梢杂晌交蚪馕葴厍€測定。
[0013] 與壓汞孔隙率測定法相同，氮氣吸附技術(shù)假設(shè)圓柱形孔形狀，具有開孔，并且不存 在孔網(wǎng)絡(luò)。因此，它在表征其中孔結(jié)構(gòu)偏離這些標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)中的孔分布上可能是不精確的。 此外，單次測量的獲得可能花費數(shù)小時。其他缺點包括在測量過程中樣品可能與液體氮進(jìn) 行接觸的事實，這可能導(dǎo)致?lián)p壞樣品，以及需要低溫以確保氣相分子之間很小的吸引，這可 能是困難的并且維持是昂貴的。
[0014] 簡要概述
[0015] 本文公開了在氣體阻擋膜中的缺陷內(nèi)使用氣態(tài)前體合成量子點（QD)的方法。將 氣體阻擋膜暴露至氣相量子點前體。氣相前體可以擴散至在膜中存在的任何孔內(nèi)，并且在 那些孔內(nèi)反應(yīng)以形成QD。
[0016] 所公開的方法利用了 QD當(dāng)激發(fā)時發(fā)射光并且所發(fā)射的光的波長是QD的直徑的函 數(shù)的事實。因此，通過觀察來自QD的發(fā)射，含有QD的孔可以被形象化。此外，發(fā)射的波長 提供對孔徑的指示，因為將得知的是，孔至少大到足以含有產(chǎn)生所觀察到的發(fā)射波長的QD。
[0017] 該方法可以用于檢測以某些方式與一個或多個膜表面連接的缺陷，例如通道裂 紋，開孔/針孔和與裂紋連接的針孔。該技術(shù)不僅僅限定于任何具體的缺陷幾何結(jié)構(gòu)。量 子點的光學(xué)性質(zhì)可以用于確定粒徑并且因此確定膜內(nèi)的缺陷的尺寸和性質(zhì)。
[0018] 附圖簡述
[0019] 圖1是氣體阻擋膜中的缺陷的圖示。
[0020] 圖2是顯示通過由用逆流氣體流提供的氣態(tài)前體形成量子點來檢測氣體阻擋膜 中的全厚度缺陷的圖。
[0021] 圖3是顯示通過由用平行氣體流提供的氣態(tài)前體形成量子點來檢測氣體阻擋膜 中的表面和全厚度缺陷的圖。
[0022] 圖4圖示用于提供QD前體氣體的逆流流動的裝置。
[0023] 圖5圖示用于提供QD前體氣體的平行流動的裝置。
[0024] 圖6是比較氧分子與量子點的氣相前體分子的相對尺寸的圖。
[0025] 圖7圖示量子點在氣體阻擋膜中瓶頸形狀的孔內(nèi)的形成。
[0026] 詳述
[0027] 量子點（QD)是半導(dǎo)體材料的小粒子，S卩，"納米粒子"。公知的QD是金屬如鎘或鋅 的硫?qū)倩铮ㄎ锘蛄蚧铮ɡ鏑dSe或ZnS)的納米粒子。QD典型地在直徑為2至 10納米的范圍內(nèi)（約50原子的寬度），但是可以更大，例如高達(dá)約100納米。
[0028] 因為它們的小尺寸，量子點顯示在性質(zhì)上與相應(yīng)的大塊材料的那些光學(xué)和電學(xué)性 質(zhì)不同的獨特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)。這些光學(xué)性質(zhì)最直接的表現(xiàn)是在激發(fā)下光子的發(fā)射。這 些光子發(fā)射的波長取決于量子點的尺寸。
[0029] 精確地控制量子點的尺寸的能力使得制造者能夠決定其發(fā)射波長，其進(jìn)而確定人 眼感知的光色。因此可以在制造過程中將量子點"調(diào)節(jié)"為發(fā)射所需的任何光色。通過改 變其核尺寸來控制或"調(diào)節(jié)"來自量子點的發(fā)射的能力被稱為"量子尺寸效應(yīng)"。
[0030] QD越小，能量越高，S卩，其發(fā)射越"藍(lán)"。同樣，較大的QD發(fā)射偏向光譜紅端的光。 點甚至可以被調(diào)節(jié)為超出可見光，進(jìn)入電磁光譜的紅外或紫外部分。
[0031] 在合成之后，量子點或者是粉末或者是溶液。因為它們微小的尺寸，制造甚至比較 "小"體積的量子點（例如一千克）的能力也將產(chǎn)生足夠的用于工業(yè)規(guī)模應(yīng)用的實際的量子 點。
[0032] 納米粒子的氣相合成已經(jīng)由Pickett等描述在現(xiàn)有技術(shù)中[N. L. Pickett等， J. Mater. Chem.，1997, 7,1855 J. Mater. Chem.，1996,6, 507]?？梢酝ㄟ^小心控制反應(yīng)條件， 例如溫度，時間等，以及處于氣相的吡啶的加入，來改變所得到的量子點的尺寸。Haggata等 還描述了聚合物基體中納米粒子的合成[S. W. Haggata等，J. Mater. Chem.，1996,6,1771 ; J. Mater. Chem.，1997, 7,1969]。在聚合氣體阻擋膜中，量子點由氣態(tài)前體的成核和生長可 以在任何缺陷或空隙中進(jìn)行。因為量子點穩(wěn)定性隨著粒徑增加，在合適的反應(yīng)條件下，粒子 生長可以繼續(xù)直至占據(jù)所有的空間。
[0033] 共焦顯微法是用于通過使用點照明和空間針孔消除比焦平面更厚的樣品中的未 對焦光來增加顯微照片的光學(xué)分辨率和對比度的光學(xué)成像技術(shù)。它能夠由所獲得的圖像再 現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)。該技術(shù)在科學(xué)和工業(yè)社會中得到普及，并且典型的應(yīng)用是在生命科學(xué)、半導(dǎo)體 檢測和材料科學(xué)中。
[0034] 本公開涉及氣體阻擋膜中的缺陷內(nèi)的量子點的氣相合成，所述氣體阻擋膜具有充 當(dāng)用于納米粒子生長的模板的膜基體。該方法可以用于由量子點的發(fā)射特性檢測缺陷的性 質(zhì)和尺寸。
[0035] 本文描述的方法可以用于合成量子點，所述量子點包括但不限于以下材料：第 Π -VI族納米粒子，例如0(^、0(156、21^、21^6，第111，族納米粒子，例如11^、6&?，第11， 族納米粒子，例如Cd 3P2，以及第III-VI族納米粒子，例如In2Se3。
[0036] 合適的氣相前體可以包括但不限于，第II族或第III族陽離子源，例如R2Cd/Zn ; R3Ga/In (R =有機基團），以及第V族或第VI族陰離子源，例如H2S、H2Se或H3P。
[0037] 氣相前體的流速可以使用載氣控制。載氣可以是惰性氣體，例如He、N2或八!·，或還 原氣體，例如H 2，但不限于這些。
[0038] 合適的充當(dāng)用于納米粒子生長的模板的氣體阻擋體材料可以包括但不限于，聚合 物基體，包括丙烯酸酯、環(huán)氧化物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯、纖維素衍生物；無機基體如電介 質(zhì)材料、金屬氧化物、金屬氮化物、或基于二氧化硅的（玻璃）材料；和無機-有機混合物， 包括二氧化硅-乙酸酯混合物、硅氫化聚丁二烯及其衍生物。
[0039] 反應(yīng)可以任選地在處于氣相的路易斯堿的存在下進(jìn)行以控制納米粒子生長。合適 的路易斯堿包括，但不限于，吡啶氣體。氣體阻擋膜基體可以包括可以充當(dāng)路易斯堿的聚合 材料。
[0040] 在一個實施方案中，將氣體阻擋膜200放置在分別由相對方向流動的兩股氣體流 201和202中間，如圖2A中所示。通過將氣體阻擋膜放置在兩股氣體流中間，任何全厚度孔 203或通道204的存在允許氣體擴散穿過膜，并且在針孔和/或裂紋中納米粒子成核和生長 可以隨之發(fā)生。納米粒子205的尺寸由孔/裂紋直徑限制。缺陷直徑上的小的改變和同時 的粒徑上的改變可以作為在UV光下的光致發(fā)光波長（PL max)的改變形象地觀察。UV/可見 吸收或PLmax與粒徑的關(guān)聯(lián)用于測定孔/裂紋直徑。使用共焦顯微法，之后測定孔的尺寸和 性質(zhì)。使用該實驗構(gòu)造，檢測了直接危害膜完整性的缺陷。
[0041] 在另一個實施方案中，將氣體阻擋膜300放置在兩股平行氣體源的流301中，如 圖3A中所示。允許氣體流或者順序地（sequentially)或者協(xié)力地（in tandem)流動。通 過將氣體阻擋膜放置在兩股平行氣體流的流動中，氣態(tài)前體擴散至與表面接觸的任何缺陷 中，并且反應(yīng)，允許納米粒子在不必須穿透膜的完整厚度的任何表面孔302或裂紋303中進(jìn) 行成核和生長。如圖3B中所示，所得到的納米粒子304的尺寸由缺陷直徑限制，因此，缺陷 直徑上的小的改變導(dǎo)致可以作為在UV照射下的光致發(fā)光波長（PL max)上的改變被形象地觀 察的粒徑上的改變。UV/可見吸收最大或PLmax與粒徑的相關(guān)性可以用于檢測孔/裂紋直 徑。使用共焦顯微法，之后可以測定孔的尺寸和性質(zhì)。使用該實驗構(gòu)造，可以檢測危害膜完 整性的缺陷，以及具有蔓延至膜的全厚度的可能性的那些缺陷。
[0042] 圖4和5圖示了用于量子點的氣相合成的裝置。在圖4A中描述的裝置400中，將 氣體阻擋膜401插入至石英管402中，之后將其放置在管式爐403中。QD前體氣體由管線 404和405提供至氣體阻擋膜的相對側(cè)。例如，管線404可以提供氣相QD前體如H 2S、H2Se 或PH3，并且管線405可以提供QD前體如R2Zn、R2Cd、R 3Ga或R3In。裝置400還可以包括用 于載氣的管線406和407。裝置400還可以包括用于提供路易斯堿的源408。前體氣體管 線可以包括用于產(chǎn)生氣態(tài)前體的反應(yīng)器409。任何或所有氣體管線可以設(shè)置有氣體流量計 410和411。排氣管線412和413可以分別設(shè)置有洗滌器414和415,并且分別設(shè)置有壓力 控制器416和417。
[0043] 在圖5中描述的裝置500中，氣體阻擋膜501位于石英管502中，所述石英管位于 管式爐503中。氣體阻擋膜暴露至由管線504和505提供的QD前體氣體的平行流。該裝 置還可以包括一個或多個提供另外的試劑如路易斯堿的管線506。管線504和505分別連 接至QD前體氣體的源507和508。在裝置500中，管線506可以連接至路易斯堿的源509。 如在圖4中描述的裝置中一樣，用于裝置500的實例前體氣體包括H 2S、H2Se或PH3和R2Zn、 R2Cd、R3Ga或R3In。任意氣體管線也可以設(shè)置有載氣的源510和另外的設(shè)備，如氣體流量計 511和512。石英管502可以含有在排氣管線514的上游的玻璃棉513。排氣管線514可以 配備有監(jiān)控、控制或處理設(shè)備，如一個或多個洗滌器515和壓力控制器516。
[0044] 圖4和5中的描述的特定結(jié)構(gòu)僅是示例性的并且是示意性的。如何如本文所述實 施這些和其他用于將QD前體氣體提供至氣體阻擋膜的幾何結(jié)構(gòu)將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是 顯而易見的。本發(fā)明的范圍不限于任何特別的反應(yīng)器幾何結(jié)構(gòu)或裝置。
[0045] 本文描述的方法能夠檢測氣體阻擋膜中的細(xì)小缺陷，因為氣相QD前體可以擴散 至小直徑缺陷中并且在那些缺陷內(nèi)反應(yīng)。圖6比較了 QD前體分子Me2Cd 601、Me2Zn 602、 H2S 603、H2Se 604、PH360 5和InMe3606與02600的尺寸比較的相對尺寸。
[0046] 圖7示例量子點在氣體阻擋膜700中的瓶頸形狀的孔701內(nèi)的形成。氣態(tài)QD前 體可以擴散至氣體阻擋膜中的在寬度上小至lnm以下的孔和裂紋中。QD前體在孔內(nèi)反應(yīng) 以形成QD 702。在裂紋的寬的部分，前體反應(yīng)以形成大直徑QD 702a。在裂紋的較窄的部 分，僅可以形成較小直徑QD 702b。因為較大的QD與較小的QD比較發(fā)射紅移的光，裂紋中 的QD的發(fā)射顏色提供膜中的缺陷結(jié)構(gòu)的指示。 實施例
[0047] 實施例 1 :CdS
[0048] CdS量子點可以在吡啶氣體的存在下由含有Me2Cd的氦氣流和H2S的氣相反應(yīng)形 成。典型的反應(yīng)條件包括?ΘΟΟαι?ι?ιΓ 1的He流速和對于Me2Cd 30倍過量的H2S。粒徑可 以通過改變吡啶濃度和/或反應(yīng)溫度來控制。優(yōu)選地采用在1 : 20至2 : 1的范圍內(nèi)的 吡啶：Me2Cd比率，以及室溫至200°C的溫度。所發(fā)現(xiàn)的是，增加吡啶濃度減小了粒徑，同時 粒徑隨著增加的溫度增加。
[0049] 可以取決于粒徑由UV至青色（體帶隙（bulk band gap)?512nm)調(diào)節(jié)CdS納米 粒子的吸收。例如，2-20nm的尺寸范圍內(nèi)的納米粒子可以預(yù)期在大約320-500nm之間發(fā)射， 對應(yīng)于UV至青色光。
[0050] 實施例 2 :CdSe
[0051] 與對于CdS列出的（上述的）那些相似的反應(yīng)條件可以用于合成CdSe量子點 [N. L. Pickett 等，J. Mater. Chem.，1997, 7,1855]，將 H2S 替換為 H2Se?？梢允褂酶叩倪拎?濃度控制粒徑（高達(dá)150 : 1吡啶：Me2Cd)。
[0052] 可以取決于粒徑由藍(lán)色至深紅（體帶隙?717nm)調(diào)節(jié)CdSe納米粒子的吸收。 2-20nm的尺寸范圍的納米粒子可以預(yù)期在大約490-700nm之間發(fā)射，對應(yīng)于藍(lán)色至深紅色 光。
[0053] 實施例 3 :ZnS
[0054] 與對于CdS列出的（上述的）那些類似的反應(yīng)條件可以用于合成ZnS量子點 [N. L. Pickett 等，J. Mater. Chem.，1997, 7,1855]，將 Me2Cd 替換為 Me2Zn。更高的反應(yīng)溫度 (商達(dá)3〇〇 C )可以是有￡fL的。
[0055] 可以取決于粒徑跨越UV光譜（體帶隙?344nm)調(diào)節(jié)ZnS納米粒子的吸收。2-20nm 的尺寸范圍內(nèi)的納米粒子可以預(yù)期在大約235-340nm之間發(fā)射。
[0056] 實施例 4 :ZnSe
[0057] 與對于ZnS列出的（上述的）那些類似的反應(yīng)條件可以用于合成ZnSe量子點 [N. L Pickett 等，J. Mater. Chem.，1997, 7,1855]，將 H2S 替換為 H2Se。還原性 H2 載氣，而不 是惰性He，可以對于控制粒徑是更加有效的。
[0058] 可以取決于粒徑由UV至藍(lán)色（體帶隙?459nm)調(diào)節(jié)ZnS納米粒子的吸收。2_20nm 的尺寸范圍內(nèi)的納米粒子可以預(yù)期在大約295-455nm之間發(fā)射，對應(yīng)于UV至靛藍(lán)色光。
[0059] 實施例 5 :InP
[0060] 可以使用與對于II-VI量子點列出的（上述的）那些類似的反應(yīng)程序由Me3In和 PH3氣態(tài)前體合成InP納米粒子。
[0061] 可以取決于粒徑由綠色至近IR(體帶隙?925nm)調(diào)節(jié)InP納米粒子的吸收。 2-20nm的尺寸范圍內(nèi)的納米粒子可以預(yù)期在大約520-875nm之間發(fā)射，對應(yīng)于綠色光至IR 輻射。
[0062] 在對氣體阻擋膜中的缺陷內(nèi)的合成量子點的處理之后，可以通過共焦顯微法研究 粒徑。共焦顯微法可以用于在非常小的區(qū)域內(nèi)測定熒光，所述區(qū)域?qū)τ诠步辜す鈷呙栾@ 微法典型地為大約200nm X 200nm，但使用受激發(fā)射損耗顯微法（stimulated emission depletion microscopy)甚至低至低于10nm x 10nm。通過該技術(shù)的膜分析允許用對應(yīng)于 裂紋或孔的熒光區(qū)域形象地描繪（map out)缺陷結(jié)構(gòu)。此外，通過在膜內(nèi)的特定位置將熒 光波長解卷積，可以估計對應(yīng)的粒徑，給出對缺陷直徑的指示。
[0063] 為有效地檢測氣體阻擋膜中的缺陷，該方法必須足夠靈敏以便檢測水平與膜預(yù)期 阻止的氣體分子的尺寸可比較。還有用的是能夠檢查缺陷的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，而沒有假設(shè)特定 的缺陷幾何結(jié)構(gòu)。該技術(shù)應(yīng)當(dāng)對于膜是非破壞性的，因為這可能產(chǎn)生假象或?qū)е铝鸭y蔓延， 其可以降低分析的有效性。
[0064] 現(xiàn)有技術(shù)中針對檢測氣體阻擋膜中的缺陷所描述的方法沒有能夠滿足所有重要 標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的方法使用氣態(tài)前體，其盡管大于單獨的氧和水分子，但與它們是在相同的 數(shù)量級的。如圖6中描述的，本文提出的氣態(tài)前體沿它們的長軸小于氧分子的三倍長度 3人：)，這使得它們能夠擴散至直徑小于lnm、即低于量子點穩(wěn)定性的下限的缺陷中。如圖 7中所示，如果該裂紋隨后變寬至對應(yīng)于穩(wěn)定量子點范圍內(nèi)的直徑的尺寸，納米粒子形成可 以繼續(xù)并且可以可靠地并且精確地檢測。使用其中檢測極限可以小于本發(fā)明的檢測極限的 現(xiàn)有技術(shù)如高壓氮吸附，朝向檢測極限，結(jié)果變得不可靠。相反，本發(fā)明的方法在整個檢測 范圍內(nèi)提供可靠的結(jié)果。此外，在采用氣態(tài)前體中，該技術(shù)有效地檢查對于氣態(tài)分子的膜的 穿透性，因此測試其基本功能。這與其中液體對固體膜的可潤濕性可以影響結(jié)果的液相檢 測方法相反。
[0065] 使用本發(fā)明的方法，不需要可能損壞氣體阻擋膜的、并且可能是有挑戰(zhàn)性的且保 持起來昂貴的低溫。此外，膜不需要暴露至有潛在破壞性的高壓。因此，該檢測方法在表征 過程中不將新的假象型缺陷引入至膜中。因為納米粒徑可以通過一些參數(shù)，包括溫度、時 間、載氣和任選的路易斯堿的濃度來控制，該技術(shù)可以適合用于寬范圍的氣體阻擋體。不像 假設(shè)并依賴于圓柱形孔形狀的氮吸附，該技術(shù)不特別地限定于特定缺陷構(gòu)造的檢測。
[0066] 因為QD以取決于粒徑的不同發(fā)射波長發(fā)射熒光，所以與共焦顯微法結(jié)合的熒光 測量的解卷積可以用于提供膜內(nèi)的缺陷結(jié)構(gòu)的形象地表示。該形象的信息可以提供對缺陷 的性質(zhì)和分布的全面表示，以及對于裂紋發(fā)展可能性的了解?？偟恼f來，本發(fā)明可以用于提 供氣體阻擋膜的結(jié)構(gòu)全面描繪并且因此提供缺陷對該膜的完整性和功效的潛在影響。
[0067] 雖然已經(jīng)顯示并描述了本發(fā)明的特別實施方案，它們不意圖限定本專利所覆蓋的 范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員明白，可以做出多種變更和修改而不脫離如由以下權(quán)利要求文字上 和等同地覆蓋的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于表征氣體阻擋膜中的缺陷的方法，所述方法包括： 在所述膜中的缺陷內(nèi)使用氣態(tài)前體合成量子點； 檢測所述量子點的光發(fā)射或吸光度。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述缺陷包括所述膜中的通道裂紋。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述缺陷包括所述膜中的開孔。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用共焦顯微法檢測熒光。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述量子點包括第II-VI族納米粒子。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述量子點包括第III-V族納米粒子。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述量子點包括第II-V族納米粒子。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述量子點包括第III-VI族納米粒子。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣態(tài)前體經(jīng)由選自由以下各項組成的組的載氣 提供：氦（He)、氮（N2)、氬（Ar)和氫（H 2)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在路易斯堿的存在下合成所述量子點。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述路易斯堿是吡啶氣體。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣態(tài)前體包括在相對方向上流動的兩股流。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述氣態(tài)前體包括平行流動的兩股流。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述兩股流協(xié)力地流動。
15. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述兩股流順序地流動。
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述量子點包括選自由以下各項組成的組的納米 粒子：CdS、CdSe、ZnS、ZnSe 和 InP。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中熒光通過以下方式檢測： 受激發(fā)射損耗顯微法。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述量子點的光致發(fā)光波長與它們 的粒徑相關(guān)聯(lián)。
19. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括使用共焦顯微法測定所述膜中的孔的 尺寸。
20. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述量子點的吸收波長與通過透射 電子顯微法測定的粒徑相關(guān)聯(lián)。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括將所述量子點的發(fā)射波長與通過透射 電子顯微法測定的粒徑相關(guān)聯(lián)。
【文檔編號】G01N21/64GK104272092SQ201380023523
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月4日
【發(fā)明者】奈杰爾·皮克特, 納瑟莉·格雷斯蒂 申請人:納米技術(shù)有限公司