专利名称：一种基于量子点的复合紫外增强薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种基于量子点的复合紫外增强薄膜及其制备方法。
背景技术：
量子点荧光寿命长、有宽的激发谱和窄的发射谱、发光波长受量子点尺寸控制等优点被广泛应用于LED、生物检测等诸多领域。而对于硅基成像器件而言，由于其本身对于紫外波段响应比较弱，所以为增强其紫外响应，国内外开始广泛对紫外变频薄膜进行研究，原有的主要采用有机变频膜和无机变频膜两种材料，有机变频膜技术相对成熟，也有相关的专利出现。，但该类薄膜有着致命的缺点，那就是有机物分子在紫外辐射下降解速度很快。在照明度为I μ W/cm2的光照下，有机分子以高达每小时3%的速率成指数降解。所以开展对于无机变频薄膜的研究。无机荧光材料通常是由稀土氧化物与催化剂组成，无机荧光材料的晶体直径一般在I一 150Mm。因此，尽管用旋涂沉淀的方法制备的薄膜发光时间(寿命)相当长，一般可达5500h，但是制备的薄膜厚度均匀性等也存在诸多缺陷。量子点薄膜是一种新兴的材料，然而目前量子点薄膜主要是基于量子点的单层紫外增强薄膜，而该基于量子点的单层紫外增强薄膜在紫外波段尤其是深紫外波段发光效率很低。如果能将其应用于紫外增强，就可将原有缺陷解决，并使得其转换效率明显增强。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述的基于量子点的单层紫外增强薄膜在紫外波段尤其是深紫外波段发光效率很低的技术问题而提供一种基于量子点的复合紫外增强薄膜。本发明的目的之二在于提供上述的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜的制备方法。本发明的技术方案
一种基于量子点的复合紫外增强薄膜，为层状结构，包括石英基片、量子点薄膜层，还包括聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层和聚4- 丁基三苯胺薄膜层，自下而上依次为底层石英基片、聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层、聚4- 丁基三苯胺薄膜层和最上层的量子点薄膜层；
所述的量子点薄膜层即为CdSe/ZnS核壳结构量子点薄膜层；
所述的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层和聚4- 丁基三苯胺薄膜层及量子点薄膜层通过旋涂法镀膜或提拉法镀膜而成。上述的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜的制备方法，具体包括如下步骤:
(I )、将石英基片依次经过去离子水、丙醇、乙醇、乙丙醇清洗，再经过超声清洗干净
(2)、将聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸的聚苯乙烯磺酸溶液通过旋转法镀膜
或提拉法镀膜到步骤(I)清洗后的石英基片上，镀膜后放入烘箱中烘烤，温度为150°C，时间为30min后，得到聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层； 所述的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液是固含量为1%的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液；
(3)、再将聚4-丁基三苯胺溶液通过旋转镀法膜或提拉法镀膜到聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层上，镀膜后放入烘箱中烘烤，温度为120°C，时间为30min后得到聚4- 丁基三苯胺薄膜层；
所述的聚4- 丁基三苯胺溶液是将聚4- 丁基三苯胺溶于氯苯试剂中形成，具体配比为IOmg的聚4- 丁基三苯胺是溶于氯苯Iml试剂中；
(4)、再将量子点溶液通过旋转法镀膜或提拉法镀膜到聚4-丁基三苯胺薄膜层上，镀膜后放入烘箱中烘烤，烘烤80°C，20min后得到量子点薄膜层，最终得到基于量子点的复合紫外增强薄膜；
所述的量子点溶液是将CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于甲苯溶剂中形成，具体配比为5mg的CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于Iml甲苯，CdSe/ZnS核壳结构量子点的粒径优选为5nm。上述所得的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜应用于硅基成像器件紫外增强使用。本发明的有益效果
本发明的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜，由于含有聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层和聚4-丁基三苯胺薄膜层，从而减少了基于量子点的复合紫外增强薄膜表面的光的散射，进而增强了其发光能力，特别是深紫外波段发光效率得到增强，因此本发明的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜，解决了原有基于量子点的单层紫外增强薄膜在紫外波段发光效率较低的问题尤其是解决了在深紫处波段(190nm)发光效率较低的问题，为量子点在紫外增强薄膜的应用提供了有效的手段。进一步，本发明的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜在AFM原子力显微镜下的粗糙度测试，最终结果表明薄膜表面的粗糙度减少，进而减少光的散射，有效提高了发光效率。
图1、实施例1中的基于量子点的复合紫外增强薄膜的结构示意图，其中I为石英基片、2为聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层、3为聚4- 丁基三苯胺薄膜层和4为量子点薄膜层；
图2、对照实施例中的基于量子点的单层紫外增强薄膜的结构示意图，其中I为石英基片、2为量子点薄膜层；
图3、190nm深紫外激发基于量子点的复合紫外增强薄膜、基于量子点的单层紫外增强薄膜的发光光谱。
具体实施例方式下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。本发明的各实施例中旋转镀膜所使用的设备为Mycro Technologies生产的650-23NPP旋涂仪；超声清洗所用的设备为昆山市超声仪器有限公司生产的KQ5200DE型数控超声波清洗仪。本发明的各实施例中所用的溶剂氯苯、甲苯均为分析醇，上海凌峰化学试剂有限公司生产。实施例1
一种基于量子点的复合紫外增强薄膜，为层状结构，其结构示意图如图2所示，自下而上依次为底层的石英基片1、聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层2、聚4- 丁基三苯胺薄膜层3和量子点薄膜层4 ；
所述的量子点薄膜层4即为CdSe/ZnS核壳结构量子点薄膜层；
所述的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层2和聚4- 丁基三苯胺薄膜层3及量子点薄膜层4是通过旋涂法镀膜而成。上述的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜的制备方法，具体包括如下步骤:
(1)、将石英基片I依次经过去离子水、丙醇、乙醇、乙丙醇清洗，再经过超声清洗干净；
(2)、将聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液通过旋转法镀膜镀膜到步骤(I)清洗后的石英基片上，转速为1500r/min，镀膜后放入烘箱中烘烤，温度为150°C，时间为30min后，得到聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层；
所述的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液是固含量为1%的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液；
(3)、再将聚4-丁基三苯胺溶液通过旋转镀法膜镀膜聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸层上，转速为1200r/min，镀膜后放入烘箱中烘烤，温度为120°C，时间为30min后得到聚4- 丁基三苯胺薄膜层；
所述的聚4- 丁基三苯胺溶液是将聚4- 丁基三苯胺溶于氯苯试剂中形成，具体配比为IOmg的聚4- 丁基三苯胺是溶于氯苯Iml试剂中；
(4)、再将量子点溶液通过旋转法镀膜到聚4-丁基三苯胺薄膜层上，转速为IOOOr/min，镀膜后放入烘箱中烘烤，烘烤80°C，20min后得到量子点薄膜层，最终得到基于量子点的复合紫外增强薄膜；
所述的量子点溶液是将粒径为5nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于甲苯溶剂中形成，具体配比为5mg的CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于Iml甲苯。对照实施例
一种基于量子点的单层紫外增强薄膜，为2层的层状结构，其结构示意图如图2所示，包括底层的石英基片I和上层的量子点薄膜层2 ；
所述的量子点薄膜层2即为CdSe/ZnS核壳结构量子点薄膜层；
所述的量子点薄膜层通过旋涂法镀膜而成。上述的一种基于量子点的单层紫外增强薄膜的制备方法，具体包括如下步骤:
(1)、将石英基片I依次经过去离子水、丙醇、乙醇、乙丙醇清洗后，再经过超声清洗干
净;
(2)、将量子点材料旋转法镀膜到石英基片I的表面，转速为1000r/min，镀膜后放入烘箱中烘烤，80°C烘烤20min后得到量子点薄膜层，即得基于量子点的单层紫外增强薄膜；
所述的量子点材料即将粒径为5nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于甲苯溶剂中即得量子点材料，具体配比为5mg的CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于Iml甲苯。
上述实施例1所得的基于量子点的复合紫外增强薄膜和对照实施例所得的基于量子点的单层紫外增强薄膜分别在卓立汉光ZLX-PL-1荧光光谱测试系统进行测试得到了在190nm深紫外激发条件下测定其发光光谱，结果如图3所示，图中的复合量子点薄膜为实施例I中所得的基于量子点的复合紫外增强薄膜的发光光谱，图中的单层量子点薄膜为对照实施例所得的基于量子点的复合紫外增强薄膜的发光光谱，从图3中可以看出，两种紫外增强薄膜的发射光谱的峰值波长都位于480nm左右，但是实施例1中所得的基于量子点的复合紫外增强薄膜，其发射峰的强度为345099，而对照实施例所得的基于量子点的单层紫外增强薄膜的发射峰强度为4011，可见基于量子点的复合紫外增强薄膜的发光强度显著提闻。将上述实施例1所得的基于量子点的复合紫外增强薄膜和对照实施例所得的基
于量子点的单层紫外增强薄膜分别在PARK公司生产的XE-100型原子力显微镜下进行测试
其均方根粗糙度Rq与算术平均粗糙度Ra，其测试结果见下表:
权利要求
1.一种基于量子点的复合紫外增强薄膜，为层状结构，包括石英基片、量子点薄膜层，其特征在于还包括由聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层和聚4- 丁基三苯胺薄膜层； 所述的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜自下而上依次为底层石英基片、聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层、聚4-丁基三苯胺薄膜层和最上层的量子点薄膜层； 所述的量子点薄膜层即为CdSe/ZnS核壳结构量子点薄膜层； 所述的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层、聚4- 丁基三苯胺薄膜层及量子点薄膜层通过旋涂法镀膜或提拉法镀膜而成。
2.如权利要求1所述的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜，其特征在于所述的CdSe/ZnS核壳结构量子点的粒径为5nm。
3.如权利要求1或2所述的一种基于量子点的复合紫外增强薄膜的制备方法，其特征在于具体包括如下步骤: (I )、将石英基片依次经过去离子水、丙醇、乙醇、乙丙醇清洗，再经过超声清洗干净； (2)、将聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液通过旋转法镀膜或提拉法镀膜到步骤(I)清洗后的石英基片上，镀膜后放入烘箱中烘烤，温度为150°C，时间为30min后形成聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层； 所述的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液是固含量为1%的聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸溶液； (3)、再将聚4-丁基三苯胺溶液通过旋转镀法膜或提拉法镀膜到聚3，4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层上，镀膜后放入烘箱中烘烤，温度为120°C，时间为30min后形成聚4- 丁基三苯胺薄膜层； 所述的聚4- 丁基三苯胺溶液是将聚4- 丁基三苯胺溶于氯苯试剂中形成，具体配比为IOmg的聚4- 丁基三苯胺是溶于氯苯Iml试剂中； (4)、再将量子点溶液通过旋转法镀膜或提拉法镀膜到聚4-丁基三苯胺薄膜层上，镀膜后放入烘箱中烘烤，烘烤80°C，20min后形成量子点薄膜层，最终得到基于量子点的复合紫外增强薄膜； 所述的量子点溶液即将CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于甲苯溶剂中形成，具体配比为5mg的CdSe/ZnS核壳结构量子点溶于Iml甲苯。
全文摘要
本发明公开一种基于量子点的复合紫外增强薄膜及制备方法。所述基于量子点的复合紫外增强薄膜自下而上依次为底层石英基片、聚3,4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层、聚4-丁基三苯胺薄膜层和量子点薄膜层，所述聚3,4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层、聚4-丁基三苯胺薄膜层及量子点薄膜层通过旋涂法镀膜或提拉法镀膜而成。本发明的基于量子点的复合紫外增强薄膜由于含有了聚3,4-亚乙二氧基噻吩/聚苯乙烯磺酸薄膜层和聚4-丁基三苯胺薄膜层，从而减少了基于量子点的单层紫外增强薄膜表面的光的散射，进而增强了其发光能力，特别是深紫外波段发光效率得到增强，从而为量子点在紫外增强薄膜的应用提供了有效的手段。
文档编号H01L33/00GK103151450SQ201310066538
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月4日 优先权日2013年3月4日
发明者姜霖, 陶春先, 张大伟, 王 琦, 黄元申, 倪争技, 庄松林 申请人:上海理工大学