[发明专利]一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法

说明书

本发明为一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法。该材料由以量子垒为中心的对称超晶格结构组成，内部垒阱位置为：中心为中心量子垒，两侧均从内到外依次为：第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒；所述的N为自然数＝2～10；量子垒的禁带宽度范围为2.7～4.2eV，且中心量子垒和边量子垒的禁带宽度不小于其他量子垒，禁带宽度差在0～1.5eV；邻近量子阱的禁带宽度差在0.1～2eV。本发明克服了传统量子点单色发光在白光LED封装上用量配比繁琐的缺点，同时克服了现有硅酸盐体系全色单一白光荧光粉所具有的红光缺失、激发光吸收率低的缺点。

技术领域

本发明属于纳米荧光材料领域，具体为一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法。

背景技术

目前白光发光二极管(LED)大多采用LED蓝光或近紫外光芯片激发复合荧光粉的方式得到白光光谱。其中复合荧光粉由两种或两种以上的红、黄、绿、青单色荧光粉混合得到。复合荧光粉在被LED激发时，会发生单色荧光粉间再吸收和发射过程(如红粉会吸收绿粉发射的绿光)，造成白光LED封装时复合荧光粉配比难以控制。

现有的全色单一白光荧光粉主要以Sr₂MgSiO₅:Eu²⁺、Sr₂MgSiO₅:(Eu²⁺,Mn²⁺)、Ca₂SiO₃Cl₂:Eu²⁺等硅酸盐体系为主。虽然此类白色荧光粉解决了复合荧光的配比问题，但是对于450nm左右蓝光(主流激发光源)的吸收效率较低；同时在红光波段的发光光谱缺失严重，导致人眼有效识别区域红光光谱缺失严重，造成流明损失，降低了白光LED的整体效率；而且存在生产工艺成本高等问题。量子点纳米荧光材料，由于具有对激发光的高吸收效率、窄发射光谱以及低成本溶液制备等特点成为传统荧光粉的有利替代者。但是常规量子点均为单色发光材料，依然存在最初的混合配比问题。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法。该材料通过在一个量子点中设计不同的发光结构，形成以量子垒为中心的对称超晶格结构，即“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒”，不同发光量子阱具有不同的阱宽或不同的材料，从而实现单一量子点的多重发光，克服了传统量子点单色发光在白光LED封装上用量配比繁琐的缺点，同时克服了现有硅酸盐体系全色单一白光荧光粉所具有的红光缺失、激发光吸收率低的缺点。

该制备方法通过在同种溶剂环境下，采用常见纳米晶体合成原料进行纳米晶体周期原位生长，即以一定配比的载体溶剂和活性剂形成同种溶剂环境，以宽禁带纳米晶核材料为起始生长结构，窄禁带和宽禁带纳米晶体材料依次进行原位生长，制备出具备多重发光的单一量子点；通过控制纳米晶体的尺寸或材料元素组合来控制纳米晶体材料的禁带宽度，形成宽窄禁带交替的类超晶格多层结构；克服了现有硅酸盐体系全色单一白光荧光粉原料成本高、合成控制复杂的缺点。

本发明的技术方案是，

一种具备多重发光的单一量子点材料，由以量子垒为中心的对称超晶格结构组成，内部垒阱位置为：中心为中心量子垒，两侧均从内到外依次为：第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒；所述的N为自然数＝2～10，优选为2～4；

其中，量子垒的禁带宽度范围为2.7～4.2eV，且中心量子垒和边量子垒的禁带宽度不小于其他量子垒，禁带宽度差在0～1.5eV；量子阱由中心向边缘禁带依次变宽，最邻近量子阱的禁带宽度差在0.1～2eV。