[发明专利]纳米结构材料结构和方法

说明书

在一个方面，提供包含光子晶体的结构，所述光子晶体包含介电层，所述介电层在其中包含一种或多种发光纳米结构材料。在另一方面，提供包含介电层的结构，所述介电层在所述介电层内的不同深度处包含第一和第二组发光纳米结构材料。

技术领域

在一个方面，我们现在提供一种包含光子晶体的结构，所述光子晶体包含介电层，所述介电层在其中包含一种或多种发光纳米结构材料。在另一方面，提供包含介电层的结构，所述介电层在所述介电层内的不同深度处包含第一和第二组发光纳米结构材料。

背景技术

对住宅、工作场所和消费型产品中使用的照明和显示技术，存在宽范围的专用需要。照明和显示应用要求其输出的色彩纯度和光学特性定制控制。举例来说，光源的方向性或扩散性在各种照明条件下影响用户舒适度，并且来自显示器的光输出的方向性影响视角，使得对用户组保密或可及。

含有量子点的光子发射装置归因于其高量子效率、光漂白缺乏以及可以经组合以工程化特定总体光谱输出的许多发射波长的可用性而对在照明和视频显示器中的应用日益变得重要。

期望具有改进的发光结构，包括改进的量子点装置。

发明内容

我们现在提供新的发光结构和装置，以及制造此类结构和装置的方法。

在一个方面，我们现在提供一种包含光子晶体的结构，所述光子晶体包含介电层，所述介电层在其中包含一种或多种发光纳米结构材料。在优选方面，光子晶体包含可以提供有效对比度的不同(例如相对更高和更低)折射率材料的周期性变化。

在另一方面，提供包含介电层的结构，所述介电层在其中包含发光纳米结构材料，其中第一组发光纳米结构材料定位于所述介电层的第一深度水平处，并且第二组发光纳米结构材料定位于所述介电层的不同于所述第一深度水平的第二深度水平处。在某些实施例中，所述第一与第二组发光纳米结构材料之间发射波长适宜地可以不同。因此，在某些实施例中，所述第一与第二组发光纳米结构材料是不同组合物。在某些优选实施例中，所述第一与第二组纳米结构材料间隔一定厚度(例如1nm、2nm、3nm、4nm、5nm厚度或更大)的不含或至少基本上不含发光纳米结构材料的介电层。插入介电材料至少基本上不含发光纳米结构材料，其中所述插入介电材料在既定体积中含有比相同体积的含有第一组发光纳米结构材料或第二组发光纳米结构材料的相邻区域中存在的纳米结构材料少至少25、50、75或100重量％的纳米结构材料。

在优选系统中，纳米结构材料嵌入于介电材料层内。如本文所提及，当纳米结构材料的每个表面与不同介电材料接触时，纳米结构材料可以视为嵌入于介电层内。

我们还提供如下方法，其包括将纳米结构材料期望地放置于光子晶体的介电层内。具体来说，本发明的系统和方法实现将纳米结构材料(如量子点)并入到高折射率介电膜层的界定截面中，包括光子晶体结构的光学驻波模式的空间体积内。在将纳米结构材料(如量子点)靶向定位于光子晶体的介电层内时，所述纳米结构材料可以经受更大电场以从其电子基态激发以及在垂直于光子晶体板表面的方向上最高效地实现其发射提取。

具体来说，我们已经发现，有量子点嵌入于介电层内的光子晶体的量子点发射相对于比较平面结构(非光子晶体)有实质性增加(包括3到5倍的增加)。已经观测到，具有嵌入量子点的本发明光子晶体的离位输出角相对于比较平面结构(非光子晶体)有甚至更大的发射增强(例如，多达8倍增加)。

本发明的提供光子晶体系统的优选方法通常包括在衬底表面上施用具有一种或多种发光纳米结构材料安置于一种或多种介电材料的层。在一个优选方面，1)介电材料施用于所述衬底上，2)一种或多种纳米结构材料施用于所述施用的介电材料上，并且3)介电材料施用于所述施用的纳米结构材料上。

本发明的特别优选的方法包括浸渍或浸没涂布施用一种或多种纳米结构材料到介电膜上。已经发现，纳米结构材料的流体组合物的此类浸渍或浸没涂布可以提供单层-纳米结构材料鳞片层。