[发明专利]具有量子点的光源

说明书

技术领域

本发明涉及基于发光纳米颗粒的发光材料、用于生产这样的基于发光纳米颗粒的发光材料的方法以及包括光源和这样的基于发光纳米颗粒的发光材料从而对光源光进行光转换的照明单元。

背景技术

将量子点（QD）用于照明应用是本领域中已知的。例如，US 20110240960描述了一种发光装置，其包括发光源和设置在所述发光源之上的第一量子点波长转换器，所述第一量子点波长转换器包括多个用于通过转换来自发光源的光的波长而生成经过波长转换的光的第一量子点、将所述第一量子点以弥散的方式嵌入于其内的第一弥散介质以及用于密封所述弥散介质的整个外表面从而将所述第一量子点嵌入到包封内的第一密封器。通过施加第一密封剂而封入第一量子点波长转换器的整个外表面。此外，将第二量子点波长转换器设置于所述第一量子点波长转换器之上，所述第二量子点波长转换器包括多个用于通过转换来自所述发光源的光的波长而生成经过波长转换的光的第二量子点、将所述第二量子点以弥散的方式嵌入于其内的第二弥散介质以及用于密封所述第二弥散介质的整个外表面从而将所述第二量子点嵌入到包封内的第二密封器，其中，所述第一量子点波长转换器、所述第二量子点波长转换器和所述发光源相互间隔开。将所述第二密封剂设置于所述第二量子点波长转换器的整个外表面上，从而封入所述第二量子点波长转换器的整个外表面。此外，所述发光源是发光二极管或激光二极管。

发明内容

包括量子点（QD）作为主要分支的纳米尺寸半导体纳米颗粒已经显示出了很高的作为磷光体材料而用于照明应用的潜力，例如，用于在LED和太阳能电池中进行光转换。在用于白光LED时，可以使其与发射蓝光的固态光源相结合，从而将蓝光转换成其他颜色。与染料和掺杂无机磷光体、例如YAG相比，QD的优点在于能够通过QD的尺寸而被制造为具有窄发射带和可调发射波长。因而，它们能够提供很多纯正的混合白光和预期的光温度。量子点应用的一个主要问题是相对较低的量子效率、热猝灭和无保护量子点的稳定性。

量子点在理论上具有高量子效率以及光转换和能量转移的稳定性，但是纯粹的颗粒因其对表面环境高度敏感而饱受影响，往往表现出低量子产率，以及浓度猝灭和热猝灭。为了获得高量子效率半导体量子点并且避免浓度和温度猝灭，一种常用的方案是在量子点上生长额外的壳。采取具有独特属性的壳材料实现不同的功能。在很多情况下，还必须在保持最低的晶格失配的同时将外壳定向生长到某一厚度并形成某一形状以用于最佳性能。出于这些目的，优选采取多壳覆。但是，由于不同的芯及壳材料之间的晶格失配和内建应力的原因，看起来需要相当困难的合成才能使所有的功能都生效。以CdSe量子点为例，希望能够在芯CdSe量子点上生长由半导体材料（CdS和ZnS）构成的厚壳。这里，CdS作为吸收缓冲层有力地提高了纳米颗粒的光吸收，并且减少了浓度猝灭。可能需要壳CdS的体积与芯CdSe的体积之间的大的比值，以实现所述功能，而且在大多数情况下需要CdS具有杆或多荚（multi-pods）形状，从而针对所述尺寸保持最低的晶格失配。同时，当在球形表面上生长用于表面钝化以获得高量子效率和稳定性的ZnS时，ZnS将更加稳定。

根据上述原因，几乎不可能在简单的球或杆形状的结构内借助多壳覆获得所有的属性，在所述结构中将出现应力累积和量子产率下降。为了解决这一问题并获得稳定的多功能壳覆，需要新的芯－多壳结构和合成方法。

因而，本发明的一个方面是提供一种替代的基于发光纳米颗粒的发光材料，其还优选至少部分地避免了一个或多个上述缺陷。本发明的另一方面提供了一种用于制造这样的基于发光纳米颗粒的发光材料的方法。此外，本发明的一个方面提供了一种替代性的采用这样的基于发光纳米颗粒的发光材料的照明单元，其还优选至少部分地避免了一个或多个上文描述的缺陷。

因而，在第一方面中，本发明提供了一种基于发光纳米颗粒的发光材料（“发光材料”），其包括互连的受到包覆的发光纳米颗粒的基体（文中有时也将其称为“复合材料”）（其中，所述基体是受到包覆的（下文称为第二包层）），

- 其中，所述发光纳米颗粒（文中还进一步将其称为“量子点”）选自由能够在光谱的可见部分发光的半导体纳米颗粒构成的组，