[发明专利]发光性能稳定的量子点复合转光材料及制备其的磁控溅射法

说明书

本发明的目的在于提供一种发光性能稳定的量子点复合转光材料包括基底和沉积于基底表面的包覆膜，基底为内部填充有量子点的聚硅氧烷微球，包覆膜为采用磁控溅射法成型。本发明采用单晶硅、金属钛、金属铝或上述物料中的任意组合作为靶材，以O₂、N₂作为反应气体，可以生成SiO₂、TiO₂、TiN、TiCN、Al₂O₃成膜物质中的至少一种，进而可以形成由两种以上上述成膜物质的复合沉积构成的包覆膜。上述包覆膜在起到增强基底耐候性的同时又基本不会影响其原本的的发光性能。

技术领域

本发明属于发光材料领域，具体地，涉及发光性能稳定的量子点复合转光材料及制备发光性能稳定的量子点复合转光材料的磁控溅射法。

背景技术

植物的光合作用是在叶绿体中进行的，对光的要求除了光强度外，光谱组成也是很重要的因素。叶绿素主要吸收太阳光中的蓝紫光(波长范围为400～480nm)和红橙光(波长范围为600～680nm)，黄绿光(波长范围为510～580nm)大多被反射而不被吸收。农用转光材料能吸收日光中的紫外光(波长范围为200～400nm)或黄绿光，发射蓝紫光或红橙光，提高植物光合作用效率。

量子点作为一种独特的新型发光材料，因其光色纯正、发光颜色可调控、量子产率高、物化性质稳定、良好的生物相容性等优点而受到广泛关注。将量子点应用于农用转光材料中，有利于提高作物的光能利用率，促进植物的光合作用。在量子点材料的相关研究中，人们通常用对量子点进行表面修饰，主要使用化学气相沉积法和物理蒸汽沉积法，在其表面形成一层包覆层，这种做法虽然能够提高量子点的发光效率，使得量子点性质更加稳定，然而具有一层包覆层的量子点的发光效率的提高是在有限的范围内，发光效率很容易就达到极值不能再进一步提高。而且采用化学气相沉积法和物理蒸汽沉积法所形成的包膜的均匀性和致密性都不足，难以对量子点起到长效的保护作用。将其暴露在空气中仍会和空气中的水、氧气以及二氧化碳发生反应导致发光性能下降，产品的使用寿命较短。因此需要对量子点发光材料进行进一步研究，以进一步增强其发光效率的同时提高其耐候性。

溅射法是利用直流或者高频电场使惰性气体(通常为Ar气)电离，电离产生的正离子在电场作用下轰击阴极靶材通过能量交换将能量传递给靶材原子，被溅射出来的原子以一定的动能射向衬底并在衬底上沉积形成薄膜的方法。磁控溅射技术是在普通溅射技术的基础上，为了提高成膜速率和降低工作气压，在阴极靶材背面放置了永久磁铁，从而形成磁场的方法。溅射室抽到一定的真空后，通入0.1～10Pa的惰性气体(通常为Ar气)作为溅射气体。在阴极靶材和阳极衬底之间加上一个正交的磁场和电场，电场和磁场方向相互垂直。在电场作用下Ar原子发生电离，产生等离子体辉光放电。被电离的Ar⁺在电场作用下加速飞向溅射靶材，并轰击靶材表面；二次电子则在正交的电磁场作用下以摆线和螺旋线的复合方式沿靶表面做圆周运动，其运动路径得到延长，从而增加了同Ar气的碰撞次数，提高了电子的电离效率。MS技术获取的薄膜具备以下特点：沉积速率高，沉积温度低，对膜层的损伤小，工作气压较低，沉积制备的薄膜均匀致密、表面光洁度高、纯度高和黏附性能强的特点，适用于高效、大批的工业化生产中。目前，磁控溅射技术广泛应用于平板显示器件、太阳能电池、微波与射频屏蔽装置与器件、传感器等，然而，将磁控溅射技术在发光材料领域中的应用仍存在较大的空白。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供

一种发光性能稳定的量子点复合转光材料，包括：基底，基底为内部填充有量子点的聚硅氧烷微球；磁控溅射膜，磁控溅射膜为通过磁控溅射法生成成膜物质并使成膜物质沉积在基底的表面而形成；成膜物质通过金属靶材和反应气体反应生成，靶材选自单晶硅、金属钛、金属铝或上述物料中的任意组合而形成的合金，反应气体选自O₂、N₂中的至少一种。

优选地，磁控溅射膜的厚度为100～2000nm。