专利名称：一种量子点发光透明灌封胶复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电复合材料，具体地说是一种量子点发光透明灌封胶复合材料。
背景技术：
为了应对全球日益加剧的能源危机和环境污染问题，"节能"和"绿色"成
为材料科学领域的主要研究攻关目标之一。白光LED照明技术因具有"节能"、 "环保"、"高效"和"长寿命"等特点，被称为继白炽灯、荧光灯之后的新一 代绿色环保的照明光源。
目前实现白光LED主要通过LED芯片发光去激发其它荧光发光材料混合而 形成白光，如用蓝光LED配合发黄光的荧光粉， 一部分蓝光与荧光粉发出的黄 光混合来产生白光，或者用蓝光LED配合发绿光和发红光的两种荧光粉，或者 用紫光或紫外光的LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉等。但是使用这些方法存 在着一些问题首先是荧光粉发光效率较低，这主要是由于荧光粉本身在紫 外、紫光或蓝光激发下的能量转换效率不高；其次是黄光和蓝光混合产生的白 光存在着颜色上的不平衡，红色成分相对少，LED白光的显色指数较低等。
灌封胶是封装发光二极管的主要材料，其性能直接影响制品的可靠性、光 输出效率等。封装LED常用的灌封胶有环氧树脂和硅胶，但传统的环氧树脂和 硅胶只是用来封装LED起保护作用，本身并不能发光，其出光的效率并不理想。
量子点是当前光电材料与器件的研究热点，与传统的无机或有机荧光材料 相比具有多种优势，其最大的优点是颜色可调。单一种类的量子点材料在紫外、 紫光和蓝光(300mn 480nm)激发下能够根据其尺寸变化产生不同颜色的光如黄光、红光，甚至白光。此外，它还具有激发光谱宽且连续分布，稳定性高， 经过表面修饰后易于在有机材料中分散等特点。
关于量子点的合成有关文献是这样介绍的，如"水相中CdSe与核/壳 CdSe/CdS量子点的制备与发光特性的研究"，(唐爱伟，滕枫，高银浩，梁春军 和王永生，无机材料学报，2006，21(2)第322-327页)，以巯基乙酸为稳定剂在水 相中制备了分散性良好的CdSe量子点与核/壳CdSe/CdS量子点，发射光谱和吸收 光谱表明经CdS修饰后的CdSe量子点水溶胶表现出较强的发光特性，并且发射峰 和吸收峰峰位都有红移现象发生。又如"强发光的CdS量子点的水相制备及其表 面修饰"(李珊珊，周兴平，陈小立和朱泉，无机材料学报，2006， 33(6)第788-792 页)，介绍了室温下以柠檬酸钠为稳定剂，在水相中合成了CdS量子点，通过分析 浓度、PH值、配比等因素，获得了强发光CdS量子点的制备条件。
关于量子点的应用有关文献是这样介绍的，如"半导体量子点/聚合物纳 米复合材料研究进展"(方鲲，路阳，王凤平和邱宏，材料导报，2006，20(6)第 102 105页)，经过表面极性修饰处理的半导体纳米量子点能够溶于多种有机溶 剂。在实际应用中，为了更好地发挥量子点的光电特性，需要将它们分散在性 能良好的基体中。聚合物则能够很好地满足上述条件，并且在可见光到近红外 光范围内又是透明的，同时又具有制备方法简单、所需温度较低的特点，从而 可保证半导体纳米量子点的光学性质在制备过程中受到的影响最小。又如"半 导体量子点玻璃的研究进展"(黄光锋和卢安贤，材料导报，2006，20(5)第30-32 页)；"量子点发光显示器件"(Greg Moeller和Seth Coe-Sullivan,现代显 示,2006， 70第47~ 48页)；半导体量子点材料因具有尺寸效应、禁阻效应、库仑 阻塞效应等特性使其在生命科学、单电子器件、生物等领域有着广阔的应用前景，采用共熔法、溶胶-凝胶法、离子注入法等制备方法制备的半导体量子点玻 璃具有高透明性、化学稳定性、热稳定性、短的响应时间和较高的三阶非线性 极化率使其在光子开关等方面显示出较强的优势。
关于量子点的生长有关文献是这样介绍的。如"宽谱白光LED的量子点有 源区结构及其外延生长方法"(罗毅，邵嘉平，韩彦军，孙长征和郝智彪，专
利申请号200410009267.3);此发明涉及一种全固态照明光源的有源区内含铟 镓氮-镓氮或铟镓氮-铟镓氮量子点结构的白光功率型宽谱发光二极管LED材料 的金属有机化学气相沉积外延生长方法，并提供了几种基于InGaN量子点有源区 的新型器件结构设计，并给出了外延条件的核心生长参数如反应源流量大小、 V/III比、衬底温度等。
以上公开技术中，尚未有采用量子点材料来改性环氧树脂和硅胶并将其用 于白光LED灌封胶的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种量子点发光透明灌封 胶复合材料，它利用强发光性能且波长可调的量子点作为灌封胶的掺杂物，并 且优化封装结构，从而有效提高白光LED的发光效率和显色性。
实现本发明目的的具体技术方案是 一种量子点发光透明灌封胶复合材 料，特点是将ZnO、 ZnS、 CdS、 CdSe、 CdTe中的一种或两种以上混合的量子点 发光材料以0. 1。/0~5%的重量比掺杂到透明的高分子灌封胶中制备而得量子点 发光透明灌封胶复合材料。
所述透明的高分子灌封胶为在波长300nm 480nm范围内具有98%以上透 过率的环氧树脂或硅胶。所述量子点纳米材料掺杂到透明的高分子灌封胶中的制备包括量子点发 光材料的制备；量子点发光材料的表面修饰；灌封胶复合材料的合成。
所述量子点发光材料的制备是将Zn0、 ZnS、 CdS、 CdSe、 CdTe中的一种或 两种以上混合的量子点发光材料以溶胶凝胶法掺杂Cu3+、 Li+、 Ce+或Ar的金属 离子而得。
所述量子点发光材料的表面修饰是以十二烷基苯磺酸钠、巯基丙三醇、硫 脲、疏萘剂、磺基琥珀酸双2-甲基戊基酯钠盐、四硫富瓦烯四硫醇盐、十二垸 基硫酸钠、月桂酸钠或单烷氧基型钛酸酯偶联剂为量子点发光材料的表面修饰 剂。
本发明与现有技术相比具有制备方法简单，操作方便，成本低的优点，适 用于产业化生产的发光二极管使用，优化了封装结构并能很好地提高LED的发 光效率和显色性，填补了半导体照明技术的空白。
图1为实施例1的紫外可见透射谱图
图2为实施例1的发射谱图
图3为实施例2的紫外可见透射谱图
图4为实施例2的发射谱图
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明 实施例1
a、量子点发光材料的制备
采用溶胶凝胶法制备Zn02量子点纳米材料，将0.75g六水硝酸锌、2.5mL分析纯的正硅酸乙酯、0. 15g尿素依次加入50mL的无水乙醇溶液中搅拌均匀， 然后用浓度为1M的硝酸调节pH，使得上述混合溶液的pH值为3，经过10小 时的搅拌反应形成透明溶液，并在室温下待该溶液中的无水乙醇完全挥发后， 将形成的白色物质在10(TC下干燥2小时，最后将所制得的物质在30(TC 700 'C之间的某个温度下退火3小时，制得ZnO量子点纳米材料。
b、 量子点发光材料的表面修饰
取5 mg纯度大于95y。的十二烷基硫酸钠溶入25mL无水乙醇中，快速搅拌 使其均匀后加入30mg上述制备的ZnO量子点纳米材料继续搅拌1小时，然后 经离心分离后在8(TC下干燥1小时，制得表面经修饰的ZnO量子点纳米材料。
c、 灌封胶复合材料的合成。
取上述经表面修饰后的ZnO量子点纳米材料10 mg加入到5 mL环氧树脂 中，在超声下使其均匀混合后放入真空箱内抽真空5分钟，除去混合溶液中的 气泡而形成具有量子点发光性能的透明灌封胶复合材料，真空箱内的压力控制 在200Pa以下。 实施例2
a、量子点发光材料的制备
采用溶胶凝胶法制备CdSe-Cu量子点纳米材料，将0. 17gCuCl2 .2H20与 0. 29gCd(CH3COO)2 .2&0混合后溶解到150 mL分析纯的N， N—二甲基甲酰胺中， 并加入1. 5 mL分析纯的巯基乙醇，然后将lmL溶度为20%的亚硒酸钠溶液在5 分钟内逐滴慢慢加入上述的混合溶液中，将最终形成的溶液回流3小时，经无 水乙醇3次溶解、离心后，在真空干燥箱中以80。C温度干燥2小时制得CdSe-Cu 量子点发光材料，其量子点尺寸在10nm以下，可在460nm蓝光激发下发出峰值在550 mn左右的白光，真空干燥箱的压力控制在200Pa以下。
b、 量子点发光材料的表面修饰
取CdSe-Cu量子点纳米材料30mg溶入25mL无水乙醇，快速搅拌后加入 5mg纯度为98%以上的磺基琥珀酸双(2-甲基戊基)酯钠盐对CdSe-Cu量子点 纳米材料进行表面修饰，将上述溶液离心分离后在真空干燥箱中以8(TC温度干 燥2小时后，得到经修饰的CdSe-Cu量子点发光材料,真空干燥箱的压力控制 在200Pa以下。
c、 灌封胶复合材料的合成。
取上述经表面修饰后的CdSe-Cu量子点纳米材料30mg加入到10 mL环氧 树脂中，在超声下使其均匀混合，放入真空箱内抽真空5分钟，除去混合溶液 中的气泡而成具有量子点发光的透明灌封胶复合材料，真空箱的压力控制在 200Pa以下。
对上述实施例1、实施例2制备的量子点发光的透明灌封胶复合材料进行 灌封测试使用灌注的方式将本发明的量子点发光透明灌封胶复合材料注入模 具中，并抽真空30分钟，真空室的压力控制在200Pa以下，进一步除去灌封 胶中的气泡，然后经12(TC烘烤1小时后使其固化形成透明的块体。
参阅附图1、附图3，从谱图中可以看出本发明固化后的透明块体尽管掺 杂了量子点的环氧树指透过率在可见光范围内比未掺杂的环氧树脂略低，但在 350nm-800nm范围内仍有较高的透过率，其值大于85%。
参阅附图2、附图4，从谱图中可见所合成复合材料的激发光谱宽并且连 续分布，覆盖了整个可见光范围。
以上实施例只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本发明专利，凡为 本发明等效实施，均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。
权利要求
1、一种量子点发光透明灌封胶复合材料，其特征在于将ZnO、ZnS、CdS、CdSe、CdTe中的一种或两种以上混合的量子点发光材料以0.1％～5％的重量比掺杂到透明的高分子灌封胶中制备而得量子点发光透明灌封胶复合材料。
2、 根据权利要求l所述量子点发光透明灌封胶复合材料，其特征在于所述 透明的高分子灌封胶为在波长300nm 480nm范围内具有98%以上透过率的环氧 树脂或硅胶。
3、 根据权利要求1所述量子点发光透明灌封胶复合材料，其特征在于所述 量子点纳米材料掺杂到透明的高分子灌封胶中的制备包括量子点发光材料的 制备；量子点发光材料的表面修饰；灌封胶复合材料的合成。
4、 根据权利要求3所述量子点发光透明灌封胶复合材料，其特征在于所述 量子点发光材料的制备是将ZnO、 ZnS、 CdS、 CdSe、 CdTe中的一种或两种以上 混合的量子点发光材料以溶胶凝胶法掺杂Cu"、 Li+、 Ce+或Al3+的金属离子而得。
5、 根据权利要求3所述量子点发光透明灌封胶复合材料，其特征在于所述 量子点发光材料的表面修饰是以十二烷基苯磺酸钠、巯基丙三醇、硫脲、疏萘 剂、磺基琥珀酸双2-甲基戊基酯钠盐、四硫富瓦烯四硫醇盐、十二烷基硫酸钠、 月桂酸钠或单烷氧基型钛酸酯偶联剂为量子点发光材料的表面修饰剂。
全文摘要
本发明公开了一种量子点发光透明灌封胶复合材料，特点是量子点纳米材料以0.1％～5％的重量比掺杂到透明的高分子灌封胶中制备而得量子点发光透明灌封胶复合材料，其制备包括量子点发光材料的制备；量子点发光材料的表面修饰；灌封胶复合材料的合成。本发明与现有技术相比具有制备方法简单，操作方便，成本低的优点，适用于产业化生产的发光二极管使用，优化了封装结构并能很好地提高LED的发光效率和显色性，填补了半导体照明技术的空白。
文档编号C08L63/00GK101580628SQ20091005261
公开日2009年11月18日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者卓 孙, 张哲娟, 张明昌, 曹美玲, 林丽锋, 潘丽坤 申请人:华东师范大学;上海芯光科技有限公司