含三帶隙光子晶體的白光光源及其制備方法
【專利摘要】含三帶隙光子晶體的白光光源及其制備方法。本發(fā)明屬于發(fā)光與照明技術(shù)領(lǐng)域，涉及光子晶體的應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及利用三帶隙光子晶體的三光子帶隙特性和包覆技術(shù)，以提高白光光源發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性的制備方法。本發(fā)明通過(guò)包裹技術(shù)分別制備出單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒，繼而由自組裝的方法層層組裝構(gòu)筑的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合紫外型LED制備高發(fā)光性能優(yōu)異的白光光源。
【專利說(shuō)明】
含三帶隙光子晶體的白光光源及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光與照明技術(shù)領(lǐng)域，涉及光子晶體的應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及利用三帶隙光子晶體的三光子帶隙特性和包覆技術(shù)，以提高白光光源發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)照明光源白熾燈、熒光燈相比，白光具有安全環(huán)保、無(wú)輻射、低能耗、高亮度、長(zhǎng)壽命、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、平面化、重量輕、方向性好、響應(yīng)快以及抗震等優(yōu)點(diǎn)，并且傳統(tǒng)的白色光源，由于高溫與大的斯托克斯位移會(huì)造成極大的能量損失，其發(fā)光效率幾乎達(dá)到了他們的物理極限，而基于半導(dǎo)體白光可以通過(guò)減少結(jié)附近電子空穴對(duì)的非福射重組和設(shè)置一個(gè)新型的結(jié)構(gòu)來(lái)提高量子效率，從而提高白光的發(fā)光效率。隨著全球能源短缺問(wèn)題的突顯和環(huán)保的要求，白光因其本身所具備的優(yōu)點(diǎn)，使得它在照明市場(chǎng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，會(huì)取代耗能高的白熾燈和易污染環(huán)境的汞激發(fā)熒光燈，成為世紀(jì)最具發(fā)展前景的綠色照明光源。
[0003]白光作為新一代的固體照明光源，是目前研究的一個(gè)熱點(diǎn)。白色是由三基色紅、綠、藍(lán)按亮度比例混合而成，當(dāng)光線紅、綠、藍(lán)三種顏色的亮度分別按照69%、21%和10%混合時(shí)，人眼感覺(jué)到的就是純白色。利用近紫外芯片發(fā)出的近紫外光激發(fā)紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉，通過(guò)調(diào)整三色熒光粉的配比而得到白光。通過(guò)此方法組裝的白光的顯色指數(shù)較高，類似于三基色熒光燈。但是此方法采用多種熒光粉混合，使得對(duì)熒光粉的相對(duì)比例較難控制，加大了實(shí)驗(yàn)難度，而且目前轉(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物，這類熒光粉穩(wěn)定性差、光衰較快，所以并沒(méi)有批量使用。半導(dǎo)體量子點(diǎn)由于具有發(fā)光線寬窄、光致發(fā)光效率高，且不同大小的量子點(diǎn)能被單一波長(zhǎng)的光激發(fā)而發(fā)出不同顏色的光等特點(diǎn)，因此以量子點(diǎn)作為發(fā)光層的發(fā)光二極管是極具潛力的下一代顯示和固態(tài)照明光源。但半導(dǎo)體量子點(diǎn)作為發(fā)光光源，存在發(fā)光穩(wěn)定性方面的問(wèn)題，而且紅、綠、藍(lán)三基色量子點(diǎn)混合依然會(huì)存在光的重吸收問(wèn)題從而影響發(fā)光效率，三基色之間的配比也很難控制。因此，研究新的策略和方法以提高紅、綠、藍(lán)三基色量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，同時(shí)避免三基色量子點(diǎn)之間的干擾，而且在受激勵(lì)時(shí)有效的提升量子點(diǎn)的發(fā)光效率，從而得到高性能的固態(tài)白光光源，是非常重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問(wèn)題，首先本發(fā)明考慮增強(qiáng)量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。為了增強(qiáng)量子點(diǎn)的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，通常需要對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行修飾或包覆。據(jù)最新發(fā)現(xiàn)，量子點(diǎn)若被包覆在顆粒內(nèi)部會(huì)影響量子點(diǎn)的發(fā)光效率，因此，本發(fā)明以單分散性顆粒為內(nèi)核，在其外表面通過(guò)靜電作用均勻分散一層量子點(diǎn)，然后在量子點(diǎn)層外面包裹一層致密的二氧化硅薄層得到單分散性熒光顆粒，這樣可以大大提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，避免了量子點(diǎn)與外界環(huán)境直接接觸，防止量子點(diǎn)泄露，而且熒光顆粒還可以降低量子點(diǎn)由于本身濃度提高而引起的猝滅效應(yīng)。更重要的是，量子點(diǎn)在熒光顆粒中分布均勻，在制備白光發(fā)光二極管的過(guò)程中可以避免量子點(diǎn)在膠體中緩慢沉淀，保證白光光源的光度色度一致性。
[0005]另一方面，為避免在混合過(guò)程中紅、綠、藍(lán)三基色量子點(diǎn)之間光重吸收問(wèn)題，本發(fā)明將紅、綠、藍(lán)三基色量子點(diǎn)分別包覆在單分散性顆粒中，得到紅、綠、藍(lán)三色熒光顆粒。最值得一提地是，本發(fā)明有目的地選擇三種不同粒徑的單分散性顆粒最后分別制備得到單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒，通過(guò)三次自組裝的方法組裝成三光子帶隙的光子晶體，最優(yōu)于紅色熒光顆粒組裝成光子帶隙在紅色區(qū)域的光子晶體，綠色熒光顆粒組裝成光子帶隙在綠色區(qū)域的光子晶體，藍(lán)色熒光顆粒組裝成光子帶隙在藍(lán)色區(qū)域的光子晶體，最終得到三光子帶隙的光子晶體。雖然目前利用光子晶體提高半導(dǎo)體芯片的發(fā)光效率研究很多，但基于三光子帶隙光子晶體的白光光源及其制備方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)白光光源發(fā)光強(qiáng)度及穩(wěn)定性的提尚尚未見(jiàn)報(bào)道。
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種將三光子帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜與紫外型LED相結(jié)合，從而得到發(fā)光性能優(yōu)異的白光光源及其制備方法。本發(fā)明利用包裹技術(shù)和光子晶體的三光子帶隙特性，一方面，通過(guò)分別合成單分散性紅、綠、藍(lán)三色熒光顆粒，提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，以及量子點(diǎn)在熒光顆粒中分布的均勻性;另一方面，光子晶體的三光子帶隙特性分別與組裝單元紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒的發(fā)射光譜相匹配，通過(guò)光子帶隙帶邊的慢反應(yīng)效應(yīng)能有效增強(qiáng)熒光的發(fā)光強(qiáng)度，而且光子晶體的三光子帶隙可以對(duì)特定波長(zhǎng)光的調(diào)控作用，能夠選擇性地實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光信號(hào)的增強(qiáng)。這幾方面協(xié)同作用能有效地提高白光光源的發(fā)光性會(huì)K。
[0007]本發(fā)明首先制備一種高熒光強(qiáng)度、發(fā)光性能穩(wěn)定的三種不同粒徑的紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒，進(jìn)而采用自組裝的方法組裝成三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合紫外型LED制備得到高發(fā)光性能的白光光源。
[0008]1.一種含三帶隙光子晶體的白光光源，其特征在于:所述的三帶隙光子晶體是由三種不同粒徑的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒通過(guò)自組裝的方法層層組裝而成，其中所述的熒光顆粒包括有單分散性顆粒內(nèi)核，在顆粒外表面通過(guò)靜電作用均勻分散一層量子點(diǎn)，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外殼;所述的三帶隙光子晶體結(jié)合紫外型LED可得到白光光源。
[0009]所述的三帶隙光子晶體的三光子禁帶位置分別在紅色區(qū)域、綠色區(qū)域及藍(lán)色區(qū)域，優(yōu)選于紅色區(qū)域在600 nm?650 nm，綠色區(qū)域在520 nm?580 nm，藍(lán)色區(qū)域在450 nm?500 nm。
[0010]所述的三帶隙光子晶體的三光子禁帶分別與所述的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。
[0011]所述的三帶隙光子晶體的厚度為500 nm?5μηι左右，優(yōu)選于Ιμπι?3μηι。
[0012]所述的單分散性顆粒為無(wú)機(jī)氧化物顆?；蚓酆衔镱w粒，所述無(wú)機(jī)氧化物顆粒為單分散二氧化硅顆?；騿畏稚⒍趸侇w粒，所述聚合物顆粒是單分散三嵌段聚合物顆粒、單分散聚苯乙烯顆粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆?；蚓郾０奉w粒。
[0013]所述的單分散性顆粒的粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm。
[0014]所述的量子點(diǎn)為球形或類球形，是由半導(dǎo)體材料(通常由ΠΒ-VIA或MA-VA元素組成)制成的，粒徑在2?20nm的納米粒子。優(yōu)選粒徑在2?6nm的納米粒子，如CdS、CdTe、CdSe、InAs、InP、CuInS、CdSe/ZnS、CdTe/ZnS、CdSSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS 中的一種。
[0015]所述的熒光顆粒的單分散性優(yōu)異，其單分散度在5%以下，優(yōu)選于在3%以下。
[0016]所述的紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒尺寸可控，其粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nmD
[0017]所述的外殼的厚度由滴加反應(yīng)物正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例來(lái)控制，其厚度均一，所述外殼厚度為5?50 nm，優(yōu)選的是10?30 nm。
[0018]所述的三帶隙光子晶體是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒層層組裝而成，優(yōu)選于粒徑較小的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體的底層，粒徑較大的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體的頂層。
[0019]所述的三帶隙光子晶體中三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒依次組裝而成的各自光子晶體的厚度取決于各自的發(fā)光強(qiáng)度，即紅、綠、藍(lán)三色的發(fā)光應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)計(jì)算得到的CIE值落在白光區(qū)域，接近(0.33, 0.33)。
[0020]所述的自組裝的方法選自噴墨打印法、噴涂法或旋涂法中的一種。
[0021]本發(fā)明的制備方法中，對(duì)三帶隙光子晶體的基本要求是:首先要求熒光顆粒的單分散性優(yōu)異，在單分散度在5%以下，優(yōu)選于在3%以下，另外量子點(diǎn)與顆粒通過(guò)靜電作用層層組裝后，外殼還要有一層致密的二氧化硅層包裹，以防止量子點(diǎn)泄露，使得發(fā)光性能更穩(wěn)定，同時(shí)還可以避免發(fā)光器件上量子點(diǎn)在膠體中分散不均勻的問(wèn)題；其次要求三帶隙光子晶體的三光子禁帶位置合適，即三帶隙光子晶體的三光子禁帶要分別與組裝單元紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒的的發(fā)射光譜相匹配，使得紅、綠、藍(lán)色的發(fā)光強(qiáng)度和效率同時(shí)增強(qiáng)，從而提高白光光源的發(fā)光強(qiáng)度和效率。根據(jù)這個(gè)的發(fā)明構(gòu)思，含三帶隙光子晶體的白光光源的制備方法包括:
2.—種含三帶隙光子晶體的白光光源的制備方法，其特征是，所述的制備方法包括以下步驟:
(a)預(yù)先準(zhǔn)備三種不同粒徑、且粒徑均一的單分散性顆粒；
(b)將步驟(a)得到的其中一種粒徑的單分散性顆粒表面用氨基硅烷或胺基進(jìn)行氨基或胺基修飾，紅色量子點(diǎn)表面進(jìn)行巰基修飾，紅色量子點(diǎn)依靠靜電力的層層自組裝在單分散性顆粒外層均勻組裝一層紅色量子點(diǎn)得到含有紅色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒;將步驟(a)中另外兩種粒徑的單分散性顆粒按上述步驟(b)的操作方法分別得到含有綠色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒和含有藍(lán)色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒；
(c)用St6ber方法以正硅酸烷基酯為原料在步驟(b)得到的含有紅、綠、藍(lán)量子點(diǎn)層的單分散性顆粒表面分別覆蓋一層二氧化硅作為外殼，用來(lái)鈍化含有量子點(diǎn)層的單分散性顆粒，以提高其化學(xué)穩(wěn)定性，離心分離，經(jīng)無(wú)水乙醇和去離子水洗滌，干燥后即得到三種不同粒徑的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒；
(d)步驟(C)得到的三基色熒光顆粒按一定濃度分別分散到乙醇或水中得到一定濃度的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒溶液；
(e)將步驟(d)得到的一定濃度的單分散性熒光顆粒溶液采用自組裝的方法在基材上組裝成單帶隙光子晶體薄膜，然后再將另一含一定濃度的單分散性熒光顆粒溶液采用自組裝的方法對(duì)上述已組裝過(guò)單帶隙光子晶體薄膜的基材進(jìn)行組裝，在基材上可得到雙帶隙光子晶體薄膜，最后將第三種一定濃度的單分散性熒光顆粒溶液采用自組裝的方法對(duì)上述已組裝過(guò)雙帶隙光子晶體薄膜的基材進(jìn)行組裝，在基材上可得到三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合紫外型LED制備得到白光光源;上述三種單分散性熒光顆粒的粒徑不同，且各自熒光顆粒的粒徑相同。
[0022]進(jìn)一步地，所述步驟(a)具體為:準(zhǔn)備的單分散性顆粒溶液加入離心管中離心干燥得到固體粉末，然后將其分散在甲醇或乙醇中，其單分散性顆粒的濃度為2?10wt%，優(yōu)選于3?5wt%;
進(jìn)一步地，所述步驟(b)具體為:氨基或胺基修飾的單分散性顆粒溶液用少量酸性溶液調(diào)節(jié)PH值，使PH值在4附近，巰基修飾的紅色量子點(diǎn)用少量堿溶液調(diào)節(jié)該溶液的PH值，使PH值在10附近。將氨基或胺基修飾的單分散性顆粒溶液緩慢地滴加到羧酸修飾的紅色量子點(diǎn)的溶液中，所述紅色量子點(diǎn)的濃度為10—6 M?10—4 M，輕輕振動(dòng)玻璃瓶，使紅色量子點(diǎn)在單分散性顆粒表面自組裝。當(dāng)混合溶液出現(xiàn)白色渾濁時(shí)，停止滴加氨基或胺基修飾的單分散性顆粒溶液，最終溶液的PH值在7左右，優(yōu)選為PH在7.3-7.8之間，單分散性顆粒外表面形成一層均勻的紅色量子點(diǎn)層;將步驟(a)中另外兩種粒徑的單分散性顆粒按上述步驟(b)的操作方法分別得到含有綠色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒和含有藍(lán)色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒；
進(jìn)一步地，所述步驟(c)具體為:將上述步驟(b)得到含有量子點(diǎn)層的單分散性顆粒溶液離心，重新分散在按體積份數(shù)比的30?50份的乙醇中，然后加入氨水0.3?0.8份，去離子水I?4份，和正硅酸烷基酯0.2?3份，室溫下攪拌反應(yīng)3?5h，得到的溶液以3000?5000r/min的速度離心5?lOmin，分別用乙醇和去離子水清洗2?3次，最后分別得到表面鈍化的三種不同粒徑的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒。
[0023]所述的三帶隙光子晶體的三光子禁帶分別與所述的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。
[0024]所述的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒層層組裝而成，優(yōu)選于粒徑較小的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的底層，粒徑較大的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的頂層。
[0025]所述的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜中三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒依次組裝而成的各自光子晶體的厚度取決于各自的發(fā)光強(qiáng)度，即紅、綠、藍(lán)三色的發(fā)光應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)計(jì)算得到的CIE值落在白光區(qū)域，接近(0.33, 0.33)。
[0026]所述的單分散性顆粒為無(wú)機(jī)氧化物顆?；蚓酆衔镱w粒，所述無(wú)機(jī)氧化物顆粒為單分散二氧化硅顆?；騿畏稚⒍趸侇w粒，所述聚合物顆粒是單分散三嵌段聚合物顆粒、單分散聚苯乙烯顆粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆?；蚓郾０?。
[0027]所述的單分散性顆粒的粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm。
[0028]所述的氨基硅烷為3-氨丙基三乙基氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷。
[0029]所述的單分散性顆粒和所述的氨基硅烷的質(zhì)量之比為5:1?20:1。
[0030]所述的量子點(diǎn)的質(zhì)量與所述單分散性顆粒的質(zhì)量之比為1:500?1:10，優(yōu)選于1:500?1:1OO0
[0031]所述的熒光顆粒的單分散性優(yōu)異，其單分散度在5%以下，優(yōu)選于在3%以下。
[0032]所述的量子點(diǎn)為球形或類球形，是由半導(dǎo)體材料(通常由ΠΒ-VIA或MA-VA元素組成)制成的，粒徑在2?20nm的納米粒子。優(yōu)選粒徑在2?6nm的納米粒子，如CdS、CdSe、InP、CuInS、CdSe/ZnS、CdSSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS。
[0033]所述的正硅酸烷基酯為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯中的一種或多種。
[0034]所述的外殼的厚度由滴加反應(yīng)物正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例來(lái)控制，其厚度均一，所述外殼厚度為5?50 nm，優(yōu)選的是10?30 nm。
[0035]所述的三基色熒光顆粒按一定濃度分別分散到乙醇或水中，所述的一定濃度為
0.2 wt%?10 *七％，優(yōu)選為0.5 wt%?5wt%;三基色焚光顆粒的濃度可以相同，也可以不同，三者的濃度和用量將決定組裝成各自光子晶體的厚度，從而能夠控制紅、綠、藍(lán)色的發(fā)光強(qiáng)度。
[0036]所述的焚光顆粒尺寸可控，其粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm。
[0037]所述的自組裝的方法選自噴墨打印法、噴涂法或旋涂法中的一種。
[0038]所述的紫外型LED的波長(zhǎng)為395?420 nm或335?375 nm，光強(qiáng)度為2.5?25 mw/Cm20
[0039]所述的基材是玻璃或石英。
[0040]本發(fā)明方法制備得到的包含量子點(diǎn)的熒光顆粒，其熒光強(qiáng)度比等量量子點(diǎn)溶液的熒光強(qiáng)度高2?3倍，通過(guò)層層自組裝方法將三種不同粒徑的熒光顆粒組裝成含三帶隙的光子晶體，結(jié)合紫外型LED得到的白光光源，比不含三帶隙光子晶體的現(xiàn)有白光的發(fā)光強(qiáng)度能提高9?15倍，而且量子點(diǎn)在光子晶體層中分布均勻，保證了發(fā)光器件的光度色度一致性，更重要的是其發(fā)光穩(wěn)定性良好，紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光互不干擾。
[0041]本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單、制備成本低廉。本發(fā)明的制備方法得到的白光光源的發(fā)光性能優(yōu)異，可應(yīng)用于顯示器件的白色背景照明、輔助光源和白色照明光源等。
[0042]本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于:
1.本發(fā)明包含量子點(diǎn)的熒光顆粒的制備方法，以單分散顆粒為核，量子點(diǎn)層為中間層，二氧化硅為外殼制備的熒光微球，所得到的熒光顆粒粒徑可控、單分散性優(yōu)異、熒光性能穩(wěn)定，不僅能保護(hù)量子點(diǎn)不泄露，而且能大大提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和熒光強(qiáng)度。
[0043]2.本發(fā)明包含量子點(diǎn)的熒光顆粒的制備方法中，利用單分散性顆粒的粒徑有效控制熒光顆粒的粒徑，利用單分散顆粒的均勻性保證熒光顆粒的均勻性，利用顆粒的單分散性保證熒光顆粒的單分散性，從而保障組裝三帶隙光子晶體的單元結(jié)構(gòu)的有序性;熒光顆粒中量子點(diǎn)的含量可以通過(guò)對(duì)熒光物質(zhì)和顆粒的比例來(lái)控制;二氧化硅殼層厚度可通過(guò)調(diào)整正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例來(lái)控制。
[0044]3.將紅、綠、藍(lán)三色量子點(diǎn)分別包覆于單分散性顆粒中，能有效避免三基色之間光重吸收問(wèn)題，保證了熒光顆粒的發(fā)光效率，同時(shí)熒光顆粒中量子點(diǎn)層分布均勻，保證了白光光源的光度色度一致性。
[0045]4.對(duì)于價(jià)格昂貴、制備復(fù)雜的發(fā)光材料，我們可以適當(dāng)?shù)臏p少其用量，通過(guò)利用三帶隙光子晶體有目的性地同時(shí)增強(qiáng)紅、綠、藍(lán)發(fā)光組分，從而得到高性能白光光源，這樣可以節(jié)省成本。
[0046]5.本發(fā)明對(duì)于白光照明發(fā)光性能的提高具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。
[0047]以下結(jié)合附圖并通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1為制備含三帶隙光子晶體的示意圖。
[0049]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所得到的三帶隙光子晶體的掃描電子顯微鏡照片。
[0050]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所得到的三帶隙光子晶體的三光子帶隙(即反射率)的光譜圖。
[0051]圖4本發(fā)明實(shí)施例1所得的三帶隙光子晶體固體發(fā)光薄膜和對(duì)比樣的發(fā)光光譜對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]
實(shí)施例1
(I)單分散性二氧化硅顆粒直接購(gòu)買，單分散度為3%以下，粒徑在200-400 nm，選擇粒徑在205 nm、238 nm、293 nm的三種不同粒徑的單分散二氧化娃顆粒作為種子。
[0053](2)熒光顆粒的制備
(a)單分散性二氧化硅顆粒表面修飾:將三種不同粒徑的二氧化硅顆粒分別重新分散到甲醇中，二氧化娃的濃度為5wt%。然后加入氨基娃燒(質(zhì)量為S12的10wt% )，溶液回流加熱過(guò)夜，離心，得到的粉末用甲醇和去離子水洗滌2-3次，最后分別分散到乙醇中，得到三種不同粒徑的由氨基修飾的二氧化硅溶液，二氧化硅的濃度為2%，用少量鹽酸溶液調(diào)節(jié)三種不同粒徑的由氨基修飾的二氧化硅溶液的PH值，使PH值在4附近。
[0054](b)量子點(diǎn)的表面修飾:由十八胺修飾的紅色量子點(diǎn)CdSe/ZnS(購(gòu)于Adrich公司)分散在氯仿和巰基丙酸(在甲醇的濃度為0.05 M)的溶液中，然后加入Na0H(0.06 Μ)溶液攪拌產(chǎn)生絮凝物，立即超聲(?2 s)，有助于均勻反應(yīng)，使巰基丙酸作為表面修飾劑來(lái)取代量子點(diǎn)表面的十八胺。得到水溶性的紅色量子點(diǎn)通過(guò)加入去離子水提取，然后加入乙酸乙酯/甲醇混合物(4/1，ν/ν)之后，離心分離，最后分散到去離子水中得到發(fā)射光譜在紅色的羧酸修飾的CdSe/ZnS量子點(diǎn)，根據(jù)上述方法分別制備得到綠色和藍(lán)色由羧酸修飾的CdSe/ZnS量子點(diǎn)。
[0055](c)熒光顆粒的制備:由步驟(a)得到的PH值在4附近的粒徑為293 nm由氨基修飾的二氧化硅溶液緩慢地滴加到步驟(b)由羧酸修飾的紅色CdSe/ZnS量子點(diǎn)的水溶液中(10一6Μ,ΙΟ mL)，輕輕振動(dòng)玻璃瓶，使紅色量子點(diǎn)在二氧化硅表面自組裝。當(dāng)溶液出現(xiàn)白色渾濁時(shí)，停止滴加二氧化硅溶液，最終溶液的PH值在7.3-7.5，二氧化硅顆粒外表面形成一層均勻的紅色量子點(diǎn)層。若二氧化硅溶液持續(xù)的加入使得PH值過(guò)低，量子點(diǎn)就會(huì)聚集，然后和二氧化硅分離。因此，制備量子點(diǎn)層的二氧化硅顆粒要嚴(yán)格的控制好PH值的變化。將上述得到溶液離心，重新分散在40 mL乙醇中，然后加入氨水0.8 mL，去離子水1.5 mL，和正硅酸乙酯0.4 mL，室溫下攪拌反應(yīng)3h，離心，分別用乙醇和去離子水清洗2-3次，最后得到表面鈍化的單分散性紅色熒光顆粒，二氧化硅外殼厚度為約15 nm，通過(guò)型號(hào)為ZetaPALS B1-90plus粒度儀測(cè)量其單分散度(即多分散性指數(shù)PdI值)為2.78%，粒徑為308 nm。二氧化硅殼層可通過(guò)調(diào)整正硅酸乙酯、氨水和醇的比例來(lái)控制。制備得到的單分散性紅色熒光顆粒的熒光強(qiáng)度比等量紅色量子點(diǎn)溶液(10—6 Μ,ΙΟ mL)的熒光強(qiáng)度高約2倍。將粒徑為205 nm、238 nm由氨基修飾的二氧化硅溶液根據(jù)上述方法分別制備得到單分散性藍(lán)色、綠色熒光顆粒，其平均粒徑分別為221 nm、252 nm。
[0056](3)三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的制備
將步驟(2 )中得到的紅、綠、藍(lán)三色熒光顆粒分別分散到乙醇中，其濃度約為lwt%;將含有濃度為I wt%的平均粒徑為221 nm的單分散性藍(lán)色熒光顆粒的溶液，通過(guò)旋涂的方式在玻璃基材上得到大面積的單帶隙光子晶體薄膜;然后再將另一含有濃度為I ?〖％的平均粒徑為252 nm的單分散性綠色熒光顆粒的溶液，通過(guò)旋涂的方式在上述已涂覆過(guò)單帶隙光子晶體薄膜的玻璃基材進(jìn)行組裝，在玻璃基材上可得到大面積的雙帶隙光子晶體薄膜;最后將剩下的含有濃度為I wt%的平均粒徑為308 nm的單分散性紅色熒光顆粒的溶液，通過(guò)旋涂的方式在上述已涂覆過(guò)雙帶隙光子晶體薄膜的玻璃基材進(jìn)行組裝，在玻璃基材上可得到大面積的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜。其中，上述三種單分散熒光顆粒的粒徑不同，且各自熒光顆粒的粒徑相同;三光子帶隙在可見(jiàn)光區(qū)域的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒堆砌而成的，其掃描電鏡如圖2所示;三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的三光子帶隙通過(guò)反射光譜來(lái)體現(xiàn)，如圖3所示。
[0057](4)含三帶隙光子晶體的白光光源的制備
由步驟(3)中得到的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合365 nm的LED芯片制備得到白光光源。使用白光測(cè)試系統(tǒng)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，觀察所得的白光光源的光譜，如圖4所示的虛線。根據(jù)圖中的發(fā)光光譜計(jì)算得到的對(duì)應(yīng)色坐標(biāo)CIE值為(0.33，0.33)。從圖3和圖4中可以看出，三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的三光子禁帶分別與白光光源中紅、綠、藍(lán)的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。
[0058]作為對(duì)比，將相同含量的紅、綠、藍(lán)三色量子點(diǎn)混合分散到粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂中進(jìn)行混合，通過(guò)旋涂的方式涂覆于玻璃基材的表面，結(jié)合365 nm的LED芯片制備得到白光光源;然后使用白光測(cè)試系統(tǒng)觀察其發(fā)光性能，如圖4所示中實(shí)線。附圖4可以看出，含三帶隙光子晶體的白光發(fā)射的紅、綠、藍(lán)色發(fā)光強(qiáng)度明顯高于對(duì)比樣，其白光強(qiáng)度比對(duì)比樣提高了約10.2倍，而且發(fā)光的光度色度均勻，如圖4中虛線。同時(shí)，經(jīng)過(guò)紫光芯片長(zhǎng)時(shí)間(超過(guò)1000小時(shí)的測(cè)試)照射，本發(fā)明制備的發(fā)光二極管的發(fā)光穩(wěn)定性良好，發(fā)光強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定。
[0059]實(shí)施例2
(I)單分散性二氧化硅顆粒直接購(gòu)買，單分散度為3%以下，粒徑在200-400 nm，選擇粒徑在210 nm、245 nm、300 nm的三種不同粒徑的單分散二氧化娃顆粒作為種子。
[0060](2)熒光顆粒的制備
(a)單分散性二氧化硅顆粒表面修飾:將三種不同粒徑的二氧化硅顆粒分別重新分散到甲醇中，二氧化硅的濃度為3 wt%。然后加入氨基硅烷(質(zhì)量為S12的6wt% )，溶液回流加熱過(guò)夜，離心，得到的粉末用甲醇和去離子水洗滌2-3次，最后分別分散到乙醇中，得到三種不同粒徑的由氨基修飾的二氧化硅溶液，二氧化硅的濃度為2%，用少量鹽酸溶液調(diào)節(jié)三種不同粒徑的由氨基修飾的二氧化硅溶液的PH值，使PH值在4附近。
[0061 ] (b)量子點(diǎn)的合成與表面修飾:準(zhǔn)確量取10ml 0.02mol/LCdCl2溶液置于250ml三口燒瓶中混合均勻，在不斷攪梓下加入0.3ml巰基丙酸，隨后用lmol/L NaOH溶液將前驅(qū)體溶液的PH值調(diào)為10.5，然后稱取適量的Na2TeO3和過(guò)量的NaBH4加入到混合液中，攪拌5 min后將其轉(zhuǎn)入到油浴中100°C加熱回流5h，即得到巰基修飾的CdTe量子點(diǎn)。將合成的巰基修飾的CdTe量子點(diǎn)與無(wú)水乙醇按照1:2的體積比混合均勻后，離心分離，自然干燥，得到巰基修飾的CdTe粉末樣品待用。通過(guò)調(diào)節(jié)CdCl2和Na2TeO3的比例，分別得到發(fā)射光譜在紅、綠和藍(lán)色的羧酸修飾的CdTe量子點(diǎn)。
[0062](c)熒光顆粒的制備:由步驟(a)得到的PH值在4附近的粒徑為300 nm由氨基修飾的二氧化硅溶液緩慢地滴加到步驟(b )由羧酸修飾的紅色CdTe量子點(diǎn)的水溶液中(I O—5 M，10 mL)，輕輕振動(dòng)玻璃瓶，使紅色量子點(diǎn)在二氧化硅表面自組裝。當(dāng)溶液出現(xiàn)白色渾濁時(shí)，停止滴加二氧化硅溶液，最終溶液的PH值在7.6-7.8，二氧化硅顆粒外表面形成一層均勻的紅色量子點(diǎn)層。若二氧化硅溶液持續(xù)的加入使得PH值過(guò)低，量子點(diǎn)就會(huì)聚集，然后和二氧化硅分離。因此，制備量子點(diǎn)層的二氧化硅顆粒要嚴(yán)格的控制好PH值的變化。將上述得到溶液離心，重新分散在50 mL乙醇中，然后加入氨水0.5 mL，去離子水1.2 mL，和正硅酸乙酯
0.2 mL，室溫下攪拌反應(yīng)3h，離心，分別用乙醇和去離子水清洗2-3次，最后得到表面鈍化的單分散性紅色熒光顆粒，二氧化硅外殼厚度為約8 nm，通過(guò)型號(hào)為ZetaPALS BI_90plus粒度儀測(cè)量其單分散度(即多分散性指數(shù)PdI值)為1.95%，粒徑為308 nm。二氧化硅殼層可通過(guò)調(diào)整正硅酸乙酯、氨水和醇的比例來(lái)控制。制備得到的單分散性紅色熒光顆粒的熒光強(qiáng)度比等量紅色量子點(diǎn)溶液(10—5 Μ,ΙΟ mL)的熒光強(qiáng)度高約2.6倍。將粒徑為210 nm、245 nm由氨基修飾的二氧化硅溶液根據(jù)上述方法分別制備得到單分散性藍(lán)色、綠色熒光顆粒，其平均粒徑分別為219 nm、253 nm。
[0063](3)三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的制備
將步驟(2)中得到的紅、綠、藍(lán)三色熒光顆粒分別分散到乙醇中，其濃度分別約為2.5￥七％、1.8￥七％、2￥七％;將含有濃度為1.8 wt%的平均粒徑為253 nm的單分散性綠色熒光顆粒的溶液裝于帶有常規(guī)空氣噴槍的容器中，將噴槍對(duì)準(zhǔn)石英基材進(jìn)行噴涂，涂膜干燥后，在石英基材上可得到大面積的單帶隙光子晶體薄膜;然后再將另一含有濃度為2 wt%的平均粒徑為219 nm的單分散性藍(lán)色熒光顆粒的溶液裝于帶有常規(guī)空氣噴槍的容器中，然后再將噴槍對(duì)準(zhǔn)上述已噴涂過(guò)單帶隙光子晶體薄膜的石英基材進(jìn)行噴涂，涂膜干燥后，在石英基材上可得到大面積的雙帶隙光子晶體薄膜;最后將剩下的含有濃度為2.5 ^%的平均粒徑為308 nm的單分散性紅色熒光顆粒的溶液裝于帶有常規(guī)空氣噴槍的容器中，然后再將噴槍對(duì)準(zhǔn)上述已涂覆過(guò)雙帶隙光子晶體薄膜的石英基材進(jìn)行噴涂，涂膜干燥后，在石英基材上可得到大面積的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜。其中，上述三種單分散熒光顆粒的粒徑不同，且各自熒光顆粒的粒徑相同；三光子帶隙在可見(jiàn)光區(qū)域的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒堆砌而成的。
[0064](4)含三帶隙光子晶體的白光光源的制備
由步驟(3)中得到的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合365 nm的LED芯片制備得到白光光源。使用白光測(cè)試系統(tǒng)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，觀察所得的白光光源的光譜的色坐標(biāo)CIE值為(0.33,0.34)；三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的三光子禁帶分別與白光中紅、綠、藍(lán)的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。含三帶隙光子晶體的白光發(fā)射的紅、綠、藍(lán)色發(fā)光強(qiáng)度明顯高于對(duì)比樣，其白光強(qiáng)度比對(duì)比樣提高了約12倍，而且發(fā)光的光度色度均勻；同時(shí)，經(jīng)過(guò)紫光芯片長(zhǎng)時(shí)間(超過(guò)1000小時(shí)的測(cè)試)照射，本發(fā)明制備的發(fā)光二極管的發(fā)光穩(wěn)定性良好，發(fā)光強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定。
[0065]
實(shí)施例3
(I)單分散性聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸KP(St-MMA-AA))顆粒的制備:P(St-MMA-AA)顆粒通過(guò)一步乳液聚合的方法制備而成。稱取0.25 g碳酸氫銨NH4HCO3放入100mL三口燒瓶，加入15 mL乳化劑十二烷基苯磺酸鈉溶液(濃度為I 8/1)，稱取單體9.5 g苯乙烯，0.5 g甲基丙烯酸甲酯，0.5 g丙烯酸加入燒瓶，加入去離子水，保持燒瓶中水相體積為50 mL。引發(fā)劑過(guò)硫酸銨0.2 g溶于10 mL去離子水配成溶液待用。開(kāi)啟攪拌器攪拌，并控制水浴溫度為70°C，二十分鐘后加入引發(fā)劑進(jìn)行反應(yīng)。1.5 h后升溫到80°C并保持此溫度反應(yīng)4 h，結(jié)束反應(yīng)后收集產(chǎn)品即可制備出的單分散P(St-MMA-AA)顆粒，通過(guò)型號(hào)為ZetaPALS B1-90plus粒度儀測(cè)量其單分散度(即多分散性指數(shù)PdI值)為0.23%，顆粒的直徑為200 nm，用去離子水進(jìn)行2-3次離心洗滌，干燥后即得P(St-MMA-AA)粉末。通過(guò)改變?nèi)榛瘎┑挠昧?，通過(guò)上述方法分別制得平均粒徑在250nm、312nm的單分散性P(St-MMA-AA)顆粒。
[0066](2)熒光顆粒的制備
(a )單分散性P (St-MMA-AA)顆粒表面修飾:將三種不同粒徑的P (St-MMA-AA)粉末重新分散到乙醇中，P(St-MMA-AA)的濃度為10 wt%，超聲充分分散；加入乙二胺(m乙二胺:mP(StJMA-AA) = 2:1)，升溫至80 °C，反應(yīng)6h后，用乙醇和水清洗，得到乙二胺功能化的P(St-MMA-AA)，最后分散到乙醇中，得到三種不同粒徑的由胺基修飾的P (St-MMA-AA)溶液，P(St-MMA-AA)的濃度為2%，用少量鹽酸溶液調(diào)節(jié)三種不同粒徑的由胺基修飾的P(St-MMA-AA)溶液的PH值，使PH值在4附近。
[0067](b)量子點(diǎn)的表面修飾:由十八胺修飾的紅色量子點(diǎn)CdSe/ZnS(購(gòu)于Adrich公司)分散在氯仿和巰基丙酸(在甲醇的濃度為0.05 M)的溶液中，然后加入Na0H(0.06 Μ)溶液攪拌產(chǎn)生絮凝物，立即超聲(?2 s)，有助于均勻反應(yīng)，使巰基丙酸作為表面修飾劑來(lái)取代量子點(diǎn)表面的十八胺。得到水溶性的紅色量子點(diǎn)通過(guò)加入去離子水提取，然后加入乙酸乙酯/甲醇混合物(4/1，ν/ν)之后，離心分離，最后分散到去離子水中得到發(fā)射光譜在紅色的羧酸修飾的CdSe/ZnS量子點(diǎn)，根據(jù)上述方法分別制備得到綠色和藍(lán)色由羧酸修飾的CdSe/ZnS量子點(diǎn)。
[0068](c)熒光顆粒的制備:由步驟(a)得到的PH值在4附近的粒徑為312 nm由胺基修飾的P (St-MMA-AA)溶液緩慢地滴加到步驟(b )由羧酸修飾的紅色CdSe/ZnS量子點(diǎn)的水溶液中(10—4 M，10 mL)，輕輕振動(dòng)玻璃瓶，使紅色量子點(diǎn)在P(St-MMA-AA)表面自組裝。當(dāng)溶液出現(xiàn)白色渾濁時(shí)，停止滴加P(St-MMA-AA)溶液，最終溶液的PH值在7.5-7.8，P(St-MMA-AA)顆粒外表面形成一層均勻的紅色量子點(diǎn)層。若P(St-MMA-AA)溶液持續(xù)的加入使得PH值過(guò)低，量子點(diǎn)就會(huì)聚集，然后和P( St-ΜΜΑ-ΑΑ)分離。因此，制備量子點(diǎn)層的P( St-ΜΜΑ-ΑΑ)顆粒要嚴(yán)格的控制好PH值的變化。將上述得到溶液離心，重新分散在50 mL乙醇中，然后加入氨水0.5 mL，去離子水1.2 mL，和正硅酸乙酯0.3 mL，室溫下攪拌反應(yīng)3h，離心，分別用乙醇和去離子水清洗2-3次，最后得到表面鈍化的單分散性紅色熒光顆粒，二氧化硅外殼厚度為約12nm，通過(guò)型號(hào)為ZetaPALS B1-90plus粒度儀測(cè)量其單分散度(即多分散性指數(shù)PdI值)為
0.55%，粒徑為324 nm。二氧化硅殼層可通過(guò)調(diào)整正硅酸乙酯、氨水和醇的比例來(lái)控制。制備得到的單分散性紅色熒光顆粒的熒光強(qiáng)度比等量紅色量子點(diǎn)溶液(10—4 M，10 mL)的熒光強(qiáng)度高約3.2倍。將粒徑為200 nm、250 nm由胺基修飾的P(St-MMA-AA)溶液根據(jù)上述方法分別制備得到單分散性藍(lán)色、綠色熒光顆粒，其平均粒徑分別為213 nm、261 nm。
[0069](3)三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的制備將步驟(2)中得到的紅、綠、藍(lán)三色熒光顆粒分別分散到乙醇中，其濃度分別約為3wt%、2wt%、1.8wt%;將含有濃度為3 wt%的平均粒徑為324 nm的單分散性紅色熒光顆粒的溶液裝于常規(guī)/直版噴墨打印機(jī)用的墨盒中，然后按通常的方法經(jīng)打印機(jī)對(duì)玻璃基材進(jìn)行打印，打印膜干燥后，在玻璃基材上可得到大面積的單帶隙光子晶體薄膜;然后再將另一含有濃度為2 wt%的平均粒徑為261 nm的單分散性綠色熒光顆粒的溶液裝于帶有常規(guī)噴墨打印機(jī)用的墨盒中，然后按通常的方法經(jīng)打印機(jī)對(duì)上述已打印過(guò)單帶隙光子晶體薄膜的玻璃基材進(jìn)行打印，打印膜干燥后，在玻璃基材上可得到大面積的雙帶隙光子晶體薄膜;最后將剩下的含有濃度為1.8wt%的平均粒徑為213nm的單分散性藍(lán)色熒光顆粒的溶液裝于帶有常規(guī)空氣噴槍的容器中，然后再將噴槍對(duì)準(zhǔn)上述已涂覆過(guò)雙帶隙光子晶體薄膜的石英基材進(jìn)行噴涂，涂膜干燥后，在玻璃基材上可得到大面積的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜。其中，上述三種單分散熒光顆粒的粒徑不同，且各自熒光顆粒的粒徑相同；三光子帶隙在可見(jiàn)光區(qū)域的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒堆砌而成的。
[0070](4)含三帶隙光子晶體的白光光源的制備
由步驟(3)中得到的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合365 nm的LED芯片制備得到白光光源。使用白光測(cè)試系統(tǒng)對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行發(fā)光性能測(cè)試，觀察所得的白光光源的光譜的色坐標(biāo)CIE值為(0.32,0.33)；三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的三光子禁帶分別與白光中紅、綠、藍(lán)的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。含三帶隙光子晶體的白光發(fā)射的紅、綠、藍(lán)色發(fā)光強(qiáng)度明顯高于對(duì)比樣，其白光強(qiáng)度比對(duì)比樣提高了約13.2倍，而且發(fā)光的光度色度均勻；同時(shí)，經(jīng)過(guò)紫光芯片長(zhǎng)時(shí)間(超過(guò)1000小時(shí)的測(cè)試)照射，本發(fā)明制備的發(fā)光二極管的發(fā)光穩(wěn)定性良好，發(fā)光強(qiáng)度基本保持穩(wěn)定。
[0071]
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含三帶隙光子晶體的白光光源，其特征在于:所述的三帶隙光子晶體是由三種不同粒徑的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒通過(guò)自組裝的方法層層組裝而成，其中所述的熒光顆粒包括有單分散性顆粒內(nèi)核，在顆粒外表面通過(guò)靜電作用均勻分散一層量子點(diǎn)，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外殼;所述的三帶隙光子晶體結(jié)合紫外型LED可得到白光光源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光光源，其特征是:所述的三帶隙光子晶體的三光子禁帶分別與所述的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的白光光源，其特征是:所述的三帶隙光子晶體的三光子禁帶位置分別在紅色區(qū)域、綠色區(qū)域及藍(lán)色區(qū)域，優(yōu)選于紅色區(qū)域在600 nm?650 nm，綠色區(qū)域在520 nm?580 nm，藍(lán)色區(qū)域在450 nm?500 nm； 所述的三帶隙光子晶體的厚度為500 nm?5μηι左右，優(yōu)選于Ιμπι?3μηι; 所述的單分散性顆粒為無(wú)機(jī)氧化物顆?；蚓酆衔镱w粒，所述無(wú)機(jī)氧化物顆粒為單分散二氧化硅顆?；騿畏稚⒍趸侇w粒，所述聚合物顆粒是單分散三嵌段聚合物顆粒、單分散聚苯乙烯顆粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆?；蚓郾０奉w粒； 所述的單分散性顆粒的粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm； 所述的量子點(diǎn)為球形或類球形，是由半導(dǎo)體材料(通常由ΠΒ-VIA或mA-VA元素組成)制成的，粒徑在2?20nm的納米粒子；優(yōu)選粒徑在2?6nm的納米粒子，如CdS、CdTe、CdSe、InAs、InP、CuInS、CdSe/ZnS、CdTe/ZnS、CdSSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS 中的一種； 所述的熒光顆粒的單分散性優(yōu)異，其單分散度在5%以下，優(yōu)選于在3%以下； 所述的紅、綠、藍(lán)三基色焚光顆粒尺寸可控，其粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm； 所述的外殼的厚度由滴加反應(yīng)物正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例來(lái)控制，其厚度均一，所述外殼厚度為5?50 nm，優(yōu)選的是10?30 nm； 所述的三帶隙光子晶體是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒層層組裝而成，優(yōu)選于粒徑較小的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體的底層，粒徑較大的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體的頂層； 所述的三帶隙光子晶體中三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒依次組裝而成的各自光子晶體的厚度取決于各自的發(fā)光強(qiáng)度，即紅、綠、藍(lán)三色的發(fā)光應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)計(jì)算得到的CIE值落在白光區(qū)域，接近(0.33, 0.33)； 所述的自組裝的方法選自噴墨打印法、噴涂法或旋涂法中的一種。4.一種含三帶隙光子晶體的白光光源的制備方法，其特征是，所述的制備方法包括以下步驟: (a)預(yù)先準(zhǔn)備三種不同粒徑、且粒徑均一的單分散性顆粒； (b)將步驟(a)得到的其中一種粒徑的單分散性顆粒表面用氨基硅烷或胺基進(jìn)行氨基或胺基修飾，紅色量子點(diǎn)表面進(jìn)行巰基修飾，紅色量子點(diǎn)依靠靜電力的層層自組裝在單分散性顆粒外層均勻組裝一層紅色量子點(diǎn)得到含有紅色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒;將步驟(a)中另外兩種粒徑的單分散性顆粒按上述步驟(b)的操作方法分別得到含有綠色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒和含有藍(lán)色量子點(diǎn)層的單分散性顆粒； (c)用St6ber方法以正硅酸烷基酯為原料在步驟(b)得到的含有紅、綠、藍(lán)量子點(diǎn)層的單分散性顆粒表面分別覆蓋一層二氧化硅作為外殼，用來(lái)鈍化含有量子點(diǎn)層的單分散性顆粒，以提高其化學(xué)穩(wěn)定性，離心分離，經(jīng)無(wú)水乙醇和去離子水洗滌，干燥后即得到三種不同粒徑的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒； (d)步驟(C)得到的三基色熒光顆粒按一定濃度分別分散到乙醇或水中得到一定濃度的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒溶液； (e)將步驟(d)得到的一定濃度的單分散性熒光顆粒溶液采用自組裝的方法在基材上組裝成單帶隙光子晶體薄膜，然后再將另一含一定濃度的單分散性熒光顆粒溶液采用自組裝的方法對(duì)上述已組裝過(guò)單帶隙光子晶體薄膜的基材進(jìn)行組裝，在基材上可得到雙帶隙光子晶體薄膜，最后將第三種一定濃度的單分散性熒光顆粒溶液采用自組裝的方法對(duì)上述已組裝過(guò)雙帶隙光子晶體薄膜的基材進(jìn)行組裝，在基材上可得到三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜，結(jié)合紫外型LED制備得到白光光源;上述三種單分散性熒光顆粒的粒徑不同，且各自熒光顆粒的粒徑相同。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是:所述的三帶隙光子晶體的三光子禁帶分別與所述的單分散性紅、綠、藍(lán)三基色熒光顆粒的發(fā)射波長(zhǎng)的峰位相匹配。6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征是:所述的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜是由三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒層層組裝而成，優(yōu)選于粒徑較小的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的底層，粒徑較大的單分散性熒光顆粒在所述三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜的頂層。7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征是:所述的三帶隙光子晶體固態(tài)發(fā)光薄膜中三種不同粒徑的單分散性熒光顆粒依次組裝而成的各自光子晶體的厚度取決于各自的發(fā)光強(qiáng)度，即紅、綠、藍(lán)三色的發(fā)光應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)色度系統(tǒng)計(jì)算得到的CIE值落在白光區(qū)域，接近(0.33，0.33)。8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征是:所述的單分散性顆粒為無(wú)機(jī)氧化物顆?；蚓酆衔镱w粒，所述無(wú)機(jī)氧化物顆粒為單分散二氧化硅顆?；騿畏稚⒍趸侇w粒，所述聚合物顆粒是單分散三嵌段聚合物顆粒、單分散聚苯乙烯顆粒、單分散聚甲基丙烯酸甲酯顆?；蚓郾０?； 所述的單分散性顆粒的粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm； 所述的氨基硅烷為3-氨丙基三乙基氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷； 所述的單分散性顆粒和所述的氨基硅烷的質(zhì)量之比為5:1?20:1； 所述的量子點(diǎn)的質(zhì)量與所述單分散性顆粒的質(zhì)量之比為1:500?1:10，優(yōu)選于1: 500?1: 100； 所述的熒光顆粒的單分散性優(yōu)異，其單分散度在5%以下，優(yōu)選于在3%以下； 所述的量子點(diǎn)為球形或類球形，是由半導(dǎo)體材料(通常由ΠΒ-VIA或MA-VA元素組成)制成的，粒徑在2-20]11]1的納米粒子;優(yōu)選粒徑在2-6111]1的納米粒子，如0(13、0(136、111?、(]111113、CdSe/ZnS、CdSSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS； 所述的正硅酸烷基酯為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或正硅酸丁酯中的一種或多種； 所述的外殼的厚度由滴加反應(yīng)物正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例來(lái)控制，其厚度均一，所述外殼厚度為5?50 nm，優(yōu)選的是10?30 nm； 所述的三基色熒光顆粒按一定濃度分別分散到乙醇或水中，所述的一定濃度為0.2wt%?10 ?^%，優(yōu)選為0.5 wt%?5wt%; 所述的焚光顆粒尺寸可控，其粒徑為100?400 nm，優(yōu)選于200 nm?350 nm； 所述的基材是玻璃或石英。9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征是:所述的自組裝的方法選自噴墨打印法、噴涂法或旋涂法中的一種。10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征是:所述的紫外型LED的波長(zhǎng)為395?.420 nm 或 335?375 nm，光強(qiáng)度為2.5?25 mw/cm2 ο
【文檔編號(hào)】H01L33/50GK105957944SQ201610477942
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月27日
【發(fā)明人】徐朝華, 李珩, 孫寧
【申請(qǐng)人】江門職業(yè)技術(shù)學(xué)院