[发明专利]一种量子点聚合物复合膜及其制备方法

说明书

本发明属于复合功能薄膜制备领域，公开了一种量子点聚合物复合膜及其制备方法，其中量子点聚合物复合膜包括至少一层量子点复合层和至少一层中介层，量子点复合层和中介层交替形成；量子点复合层是由量子点材料和高分子聚合物材料复合形成；中介层是由高分子聚合物材料构成；量子点复合层和中介层中所采用的高分子聚合物材料互不相容。本发明通过对量子点聚合物复合膜的细节结构组成进行改进，并对相应制备方法的整体工艺流程设计、各工艺细节参数条件进行控制，利用由高分子聚合物材料构成的中介层参与构建量子点聚合物复合膜，每两层量子点复合层之间均被中介层隔开，能够在增加薄膜厚度的情况下，保证薄膜的均匀性，同时提升薄膜的稳定性。

技术领域

本发明属于复合功能薄膜制备领域，更具体地，涉及一种量子点聚合物复合膜及其制备方法，该复合膜包含交替形成的量子点复合层以及中介层。

背景技术

量子点是一种由自身尺寸、形状和材料组成来决定其光学和电学性能的半导体纳米材料。量子点在三个维度上的尺寸都小于100nm，小于激子的玻尔半径，在三个空间方向都会受束缚从而局限在纳米空间。内部电子和空穴输运都会受到限制，电子平均自由程很短，电子的局域性和相干性增强，从而产生量子限域效应，费米能级附近的电子能级会由连续态分裂成分立能级。可以通过改变粒子的尺寸来调整禁带宽度。在光电二极管，光探，激光，晶体管以及太阳能电池上的有着广泛的应用。

量子点的一个重要优点是可溶液处理，因此一般通过溶液镀膜法将其制备成薄膜，工艺过程简单，无需任何真空条件和复杂设备，能够在各种基体表面成膜，从而可以有效降低生产成本。常用的溶液镀膜法有旋涂，喷涂，浸涂等，其中旋涂法制备的薄膜厚度可以在30nm-2000nm间精确控制，如果要增加薄膜的厚度，通常采用加大旋涂溶液浓度、粘度以及降低转速等方法，但这会使得薄膜的粗糙度有所增加，进而影响到膜厚的均匀性。同样地，喷涂，浸涂也存在着这一问题，即当薄膜厚度增加时，薄膜均匀性会有所下降。另外量子点在与高分子聚合物聚合过程中可能会产生分布不均匀的问题，也会影响到最终成膜的均匀性。因此需要一种能在量子点成膜时既能增加膜厚，又能保证均匀性的方法。

另一方面，量子点本身易受到外界环境中氧气及水汽的影响，长期暴露在自然环境中易损坏，因此需要对量子点进行包覆处理，提升量子点及其薄膜的稳定性。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种量子点聚合物复合膜及其制备方法，其中通过对量子点聚合物复合膜的细节结构组成进行改进，并对相应制备方法的整体工艺流程设计、各工艺细节参数条件(如原料种类等)进行控制，利用由高分子聚合物材料构成的中介层参与构建量子点聚合物复合膜，每两层量子点复合层之间均被中介层隔开，能够在增加薄膜厚度的情况下，保证薄膜的均匀性，同时提升薄膜的稳定性；并且，本发明尤其可利用旋涂法制备，制备工艺便捷。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种量子点聚合物复合膜，其特征在于，包括至少一层量子点复合层和至少一层中介层，所述量子点复合层和所述中介层交替形成；其中，所述量子点复合层是由量子点材料和高分子聚合物材料复合形成；所述中介层是由高分子聚合物材料构成；所述量子点复合层和所述中介层中所采用的高分子聚合物材料互不相容。

作为本发明的进一步优选，所述量子点复合层和所述中介层中所采用的高分子聚合物材料为选自聚苯乙烯(PS)，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)中互不相容的两种高分子聚合物材料。

作为本发明的进一步优选，所述量子点复合层是先将量子点材料分散于高分子聚合物材料溶液中形成混合溶液，再将该混合溶液经旋涂成膜从而形成量子点复合层的。