[发明专利]包覆型波长转换纳米颗粒

说明书

本发明的实施例包括发光材料。该发光材料的颗粒包括第一半导体材料的核；围绕该核的、第二半导体材料的第一壳；被设置在第一壳的表面上的、绝缘材料的第二壳；以及被设置在第二壳的表面上的包覆层。该核示出量子限制并且在至少一个维度上具有纳米范围的尺寸。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月3日提交的标题为包覆型波长转换纳米颗粒的美国临时专利申请No.62/370618、2017年7月31日提交的美国专利申请No.15/664270以及2016年10月5日提交的欧洲专利申请No.16192411.3的优先权。美国临时专利申请No.62/370618、美国专利申请No.15/664270以及欧洲专利申请No.16192411.3被并入本文。

背景技术

包括发光二极管（LED）、谐振腔发光二极管（RCLED）、垂直腔激光二极管（VCSEL）以及边缘发射激光器的半导体发光器件属于当前可用的最高效的光源。当前在能够跨可见光谱操作的高亮度发光器件的制造中感兴趣的材料系统包括III-V族半导体，特别是镓、铝、铟和氮的二元、三元以及四元合金，也被称为III族氮化物材料。典型地，通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）或其他外延技术，通过在蓝宝石、碳化硅、III族氮化物或其他合适的衬底上外延生长不同组分和掺杂剂浓度的半导体层的叠层来制备III族氮化物发光器件。该叠层通常包括形成在衬底之上的一个或多个掺杂有例如Si的n型层、形成在该一个或多个n型层之上的有源区中的一个或多个发光层、以及形成在该有源区之上的一个或多个掺杂有例如Mg的p型层。电气接触部形成在n型区和p型区上。

发射蓝色光的LED通常与将蓝色光的一部分转换成更长波长的另一颜色的光（例如，转换为黄色、橙色或红色光）的发光材料组合。通常，不是全部的蓝色光被转换，使得组合的转换光和未转换光呈现白色。发光材料的量和发光材料的特性被选择，使得所需量的蓝色光朝向特定量的一种或多种其他颜色的光转换，使得剩余的蓝色光和特定量的其他颜色的光的组合发射相组合并且呈现白色。在一些实施例中，组合的转换光和未转换光的色点优选地靠近或在颜色空间中的黑体线上。

附图说明

图1是根据一些实施例的包覆型纳米颗粒的截面视图。

图2图示了核/壳纳米颗粒。

图3图示了在反胶束方案中对核/壳纳米颗粒包覆第二壳的操作。

图4图示了在纳米颗粒上形成保护包覆层的方法。

图5图示了在纳米颗粒上形成第二保护包覆层的方法。

图6图示了根据一些实施例的包括包覆型纳米颗粒的光源。

具体实施方式

发光材料优选地是可调节的，并且发射具有窄峰（例如，具有不超过40 nm的半峰全宽（FWHM））的光。直接带隙半导体纳米颗粒是合适的可调节和窄发光材料的一个示例。可以通过适当地选择纳米颗粒的尺寸来控制纳米颗粒的峰值发射波长。跨可见光谱的峰值发射波长是可能的。纳米颗粒的窄尺寸分布可以导致窄的FWHM（在一些实施例中低至20 nm）。

如本文使用的“纳米颗粒”指的是示出量子限制和至少在一个维度上具有纳米范围的尺寸的颗粒。“量子限制”意味着颗粒具有依赖于颗粒的尺寸的光学属性。尽管为了语言的简洁性（economy）这样的纳米颗粒在本文可以被称为“量子点”，但是可以使用任何合适的纳米颗粒，包括例如量子点、量子棒以及量子四脚（锥）体（tetrapod）。本发明的实施例不限于量子点。如本文使用的，“纳米颗粒”或“量子点”可以指的是颗粒的一部分（即，下面描述的核）或者整个颗粒（即，下面描述的核、壳、第二壳、和/或包覆层）。

量子点的一个一致问题是它们对于水分的敏感性。尽管在惰性或干燥气氛中观察到高量子效率，但是许多量子点的光热稳定性在存在高湿度的情况下被降低。