一种CdxZn1-xSe@ZnS量子点制备的白光LED器件的制作方法

本发明涉及发光二极管技术领域，更具体地，涉及一种cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件。

背景技术

目前，荧光粉发光材料已经被广泛的应用到发光二极管（led）照明技术中，但是荧光粉的选择必须满足两个条件，第一是荧光粉的激发光谱必须与所选择的led芯片的发射光谱相匹配，这样才能保证荧光粉材料被高效激发，获得高的光转换效率；第二是荧光粉的发射光谱可与蓝光芯片发射出的蓝光复合形成白光，或者在近紫外光激发下能复合或者单独形成白光。同时，为了保证白光led的性能，荧光粉体还应有物理、化学的稳定性，抗潮，不与封装材料、半导体芯片发生作用，颗粒细小不易团聚。荧光粉的光衰大、颗粒均匀度差、使用寿命短，仍然不是最好的led发光材料，且目前传统的蓝光芯片加荧光粉的封装形式发光二极管（led），其演色性及色域覆盖率、发光效果较低。传统的白光led器件具有光色不够均匀、发光效率较低、稳定性较差的缺点。

因此，急需开发出一种光色更加均匀、发光效率高、稳定性好的白光led器件。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的光色不够均匀、发光效率较低、稳定性较差的缺陷，提供一种cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件，提供的白光led器件具有光色更加均匀、发光效率高、稳定性好的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件，包括设有散热器的反光罩、设置于所述反光罩内侧底部的led芯片、与所述反光罩盖合的透光罩和用于覆盖所述led芯片表面的量子点发光胶体，所述量子点发光胶体由cdxzn1-xse@zns量子点和硅胶混合制备而成，所述cdxzn1-xse@zns量子点由cdxzn1-xse核层和zns壳层组成，所述zns壳层表面包裹有疏水配体，其中x大于0且小于1。

cdxzn1-xse@zns量子点用于制备白光led器件时，相对于传统蓝光led芯片加荧光粉的白光led器件，cdxzn1-xse@zns量子点制得的白光led器件的具有光色更加均匀、发光效率高、稳定性好的优点。

而且，cdxzn1-xse@zns量子点的光转换效率高，能量损耗少。cdxzn1-xse@zns量子点荧光寿命很长，因此十分有利于光生电子的快速分离以及传输，从而提高led发光芯片的光学性能。

随着全球能源危机以及人们节能环保意识的逐渐增强，大量节能环保材料走进了我们的生活，cdxzn1-xse@zns量子点白光led因耗能低、热量小、寿命长等优点有望逐步取代传统的照明材料，成为新一代的照明光源。

优选地，所述cdxzn1-xse@zns量子点的直径为2~10nm。

优选地，所述cdxzn1-xse@zns量子点的激发波长为280~770nm。

cdxzn1-xse@zns量子点产品是以cdxzn1-xse为核层、zns为壳层且表面由疏水配体包裹的核/壳型荧光纳米材料，其粒径介于2-10nm之间，由数百到数千个原子组成，具有粒径均一，吸收光谱宽，发射光谱窄且堆成，荧光强度高且稳定等特点。激发波长范围为280~770nm。

优选地，所述cdxzn1-xse@zns量子点由如下步骤制备得到：

s1.制备含有镉离子和锌离子的油酸溶液；制备含有se的1-十八烯溶液；制备含有s的磷酸三丁酯溶液；所述镉离子和锌离子的摩尔比为1:10；反应体系保持无氧环境；

s2.将步骤s1.的油酸溶液升温至300℃，然后加入步骤s1.的1-十八烯溶液并反应10min；接着升温至310℃，加入步骤s1.的磷酸三丁酯溶液，反应30min，经分离提纯后制备得到cdxzn1-xse@zns量子点。

所述含有se的1-十八烯溶液的se浓度可以采用本领域常用的浓度。所述含有s的磷酸三丁酯溶液的s浓度可以采用本领域常用的浓度。se和s的加入量可以根据镉离子和锌离子的加入量进行调整。

上述方法属于溶剂热法中的有机相合成方法，有机相中制备的量子点具有较高的荧光量子产率，较好的单分散性和稳定性，光学性能优异且粒径可控。

本发明通过改变反应物配比、反应温度、反应时间来调节量子点粒径，制备得到不同激发波长的cdxzn1-xse@zns量子点，研究发现，上述方法制备得到的cdxzn1-xse@zns量子点性能较好。

优选地，所述含有se的1-十八烯溶液的se浓度为1mmol/ml。

优选地，步骤s2.中分离提纯的操作为：通过添加乙醇将反应液中的cdxzn1-xse@zns量子点沉降，然后离心洗涤至少5次。

优选地，所述离心洗涤的条件为12000rpm离心10min。

优选地，所述硅胶为康宁硅胶oe6550。

优选地，所述led芯片为蓝光led芯片。

优选地，所述led芯片为蓝光氮化镓led芯片，所述蓝光氮化镓led芯片包括依次叠装的基板、n型氮化镓层、发光层和p型氮化镓层，所述n型氮化镓层设有n电极，所述p型氮化镓层设有p电极；所述基板与所述反光罩固定连接。

优选地，所述基板为蓝宝石基板、硅基板、氮化镓基板或氮化铝基板。

优选地，所述反光罩的形状为上宽下窄的圆台状。

优选地，所述反光罩采用金属材料制成。

本发明还保护上述白光led器件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将cdxzn1-xse@zns量子点与硅胶混合得到量子点发光材料，然后将制得的量子点发光材料覆盖led芯片表面，经100℃真空干燥30min后，在150℃条件下加热固化100min，然后组装散热器、反光罩和透光罩。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的白光led器件的量子点发光胶体由cdxzn1-xse@zns量子点和硅胶混合制备而成，cdxzn1-xse@zns量子点的转换效率高，能量损耗低；cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件具有光色更加均匀、发光效率高、稳定性好的优点，在照明领域具有极好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1的cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件的结构示意图。

图2为实施例1的cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件的led芯片的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

实施例1

（1）制备cdxzn1-xse@zns量子点

s1.将摩尔比为1:10的氧化镉和乙酸锌加入于含一定体积油酸的三颈烧瓶中，同时装置需搭载球形冷凝管，脱气抽真空40分钟，同时将2mmol的se粉倒入含有2ml1-十八烯的单口烧瓶中，加热至100℃使se粉完全溶解；

s2.在氮气保护下将反应加热至150℃，注入1-十八烯，然后将装置再次抽成真空，然后打开三通阀往装置中充入高纯ar，反复三次使得装置内和溶剂中完全无氧；

s3.继续加热将温度升至300℃，快速注入含se粉的1-十八烯溶液，反应10分钟后，待温度升至310℃后缓慢滴入含s的tbp溶液，反应30分钟后快速降至室温；

s4.分离提纯，将制得的量子点移入烧杯中，缓慢持续加入乙醇，当看到有沉淀生成时继续加入乙醇直至沉淀不再生成；将得到含有沉淀的溶液移入50ml离心管中，12000rmp离心10min得到cdxzn1-xse@zns量子点粉末；反复五次即可得纯净的cdxzn1-xse@zns量子点。

cdxzn1-xse@zns量子点采用溶剂热一锅法，结合溶剂热法中有机相合成特点，成功合成cdxzn1-xse@zns量子点，通过改变反应物配比、反应温度、反应时间来调节量子点粒径，使半导体量子点导带价带更易于二氧化钛导带价带匹配形成阶梯结构促进电子空穴传输，减少电子—空穴对的复合，提高量子点白光led器件的光电转换效率。量子点相较于体半导体材料易调控能级使得电子给体和受体之间能级匹配，大幅提高led器件的光电转换效率。cdxzn1-xse@zns量子点荧光寿命很长，因此十分有利于光生电子的快速分离以及传输。

（2）制备白光led器件

将得到的cdxzn1-xse@zns量子点重新分散道康宁硅胶oe6550中混合得到光转换材料，并将量子点与硅胶混合材料涂覆在460nm蓝色氮化镓led芯片上，然后放置在真空炉中100℃下退火30min干燥，再于150℃下加热固化100min，组装散热器、反光罩和透光罩，最终制备得到白光led器件。cdxzn1-xse@zns量子点均匀分布于道康宁硅胶oe6550硅胶中，制得的量子点发光胶体具备廉价、无毒的优点。

本实施例的cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件的结构如图1~2所示，包括led芯片1、反光罩2、散热器3和透光罩4，反光罩2为上端开口下端封闭的壳体，反光罩2的内表面均为反光面，led芯片1焊接于反光罩2内表面的底部，反光罩2的下部固接有散热器3，透光罩4与反光罩2盖合并固接，透光罩4与led芯片1之间设有用于覆盖led芯片1的量子点发光胶体5。

led芯片1包括依次叠装的基板11、n型氮化镓层12、发光层13及p型氮化镓层14，n型氮化镓层12上设置有n电极15，p型氮化镓层14上设置有p电极16，基板11与反光罩2焊接。形成横向结构的led芯片1，结构简单，制作工艺成熟。在此，所述基板11可为蓝宝石基11、硅基板11、氮化镓基板11或氮化铝基板11。

本实施例由于设有覆盖led芯片1的量子点发光胶体5，led芯片1直接设置在分布有cdxzn1-xse@zns量子点的灌封胶内，led芯片1发出的光线激发cdxzn1-xse@zns量子点，从而使整个量子点发光胶体发出白光，相比于传统的在led芯片1上涂抹或点涂荧光层的结构，其光色更加均匀，cdxzn1-xse@zns量子点的转换效率高，能量损耗少。特别地，led芯片1焊接于反光罩2内，led芯片1发出的光线经反光罩2内表面反射后，均可有效射出，出光率高，而且反光罩2下部固接散热器3，led芯片1发光产生的热量通过反光罩2直接传递到散热器3上，散热效率高延长led芯片1的使用寿命。

本实施例的cdxzn1-xse@zns量子点制备的白光led器件具有光色更加均匀、发光效率高、稳定性好的优点，在照明领域具有极好的应用前景。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。