[发明专利]一种量子点白光LED及其制备方法

说明书

一种量子点白光LED及其制备方法，属于半导体照明领域。其是基于电致发光的蓝光LED芯片，在芯片表面依次涂覆发红光的CdSe/CdS/ZnS量子点薄膜层和发绿光的Cu:ZnInS/ZnS/ZnS:Al量子点薄膜层得到。绿光的Cu:ZnInS/ZnS/ZnS:Al量子点可通过核掺杂Cu²⁺和外部ZnS壳层包覆Al³⁺，提高其光/热稳定性。发红光的CdSe/CdS/ZnS梯度合金量子点则提供多壳层保护，减少表面晶格不匹配带来的缺陷，防止其光退化。分层结构的涂覆方式可明显抑制量子点间的能量传递和重吸收，增加其发光效率。所制备的量子点白光LED适用于要求低色温、高显色指数、高发光效率的场合，尤其适用于对发光稳定性有较高要求的显示、照明领域。

技术领域

本发明属于半导体照明领域，具体涉及一种量子点白光LED及其制备方法。

背景技术

近年来，环保攻坚战正在全国乃至全世界打响，咎其原因，无外乎过度的使用生产粗放，耗能大，污染严重的产品。随着人们环保意识的增强，节能材料日益受到人们的关注。发光二极管(LED)以其耗能低、发热量小、响应速度快、寿命长、产业化成熟掀起了照明产业的第三次革命。通常制备下转换发光的白光LED有三种思路：一是，采用蓝光芯片激发下转换材料得到黄光混合成白光；二是，采用蓝光芯片激发下转换材料得到绿光和红光组合成白光；三是，使用紫光芯片激发下转换材料得到蓝光、绿光和红光混合成白光。目前，商业上广泛应用的白光LED以掺铈钇铝石榴石(Ce:YAG)为主，采用蓝光芯片激发得到黄光混合成白光。然而，这些Ce:YAG的尺寸一般在微米量级，会带来严重的发光散射，导致LED器件发热严重，发光效率降低。此外，Ce:YAG基白光LED由于缺少红光部分，其显色性能差(显色指数CRI<80)，无法满足人们对高质量照明、显示的需要。

量子点为1～100nm的纳米晶，具有可调谐的发射带、线宽窄、吸收系数大、发光效率高、寿命长等特点，可用来制备高性能的固态照明、显示器件。传统的II-VI和III-V族半导体量子点基白光LED为获得高性能会采用多种量子点直接混合涂覆的方式，带来较严重的重吸收和能量传递，使得制备的LED发光效率较低。另外，该方法也会因不同量子点的性能不一而出现“短板效应”，对制备工艺过程要求很高，成本难以控制。

近几年的研究结果表明，Cu掺杂的量子点不仅能够保持原量子点光谱可调谐、发光效率高等优势，还可以有效地抑制发光的自吸收效应，同时拥有更宽的光谱可调节范围和更好的光化学稳定性等优异性质。更进一步的，对量子点进行壳层包覆，其发光稳定性的提升效果明显。为了减少不同量子点发光的重吸收，可改变发光层涂覆顺序，如红光量子点层涂覆在下，绿光量子点层涂覆在上，研究结果表明，采用这种结构能减少量子点间能量传递，提高发光效率。

综上所述，传统直接混合方式制备的量子点白光LED发光具有局限性，在发光、显示性能方面无法满足人们日益增长的美好生活需要。但是，综合使用掺杂、壳层包覆以及结构调控有望得到性能优良的量子点白光LED，可广泛地应用于商业领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服传统量子点LED发光稳定性低、发光效率低的不足，基于电致发光的蓝光LED芯片(三安光电，中国)，在芯片表面依次涂覆发红光的CdSe/CdS/ZnS量子点薄膜层和发绿光的Cu:ZnInS/ZnS/ZnS:Al量子点薄膜层；所制备的量子点白光LED适用于要求低色温、高显色指数、高发光效率的场合，尤其适用于对发光稳定性有较高要求的显示、照明领域。

本发明所述一种高性能量子点白光LED的制备方法，其步骤如下：