荧光播种的纳米棒的图案制造技术

本发明专利技术提供用于制造包含纳米棒、同时减少颗粒间相互作用的图案和物体的新颖的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于构建被播种的纳米棒(seedednanorod)的图案的工艺。
技术介绍
在过去几年中，荧光半导体纳米晶体(NC)在其尺寸、形状和组成的控制方面已有巨大发展，提供了对荧光半导体纳米晶体性质的卓越的控制，允许荧光半导体纳米晶体在各种应用中实施，诸如，显示器。NC通过在谱带边沿伴随有窄且尖锐的发射光谱的宽的吸收光谱来表征，这实现了使用相同光源、采用不同的发射波长来同时激发NC。荧光半导体NC还显示了经过长时间段在光照下的杰出的光学和化学稳定性。另外，通过经由调谐荧光半导体NC的尺寸、形状和组成而设计和控制发光颜色(emissioncolor)和性质的能力，荧光半导体NC容易适应于特定的应用。通过适当选择稳定化部分，荧光半导体NC的表面化学可被调整以用于在特定介质中(在有机介质和极性介质两者中)的色散。一种用于实现可应用的装置的方法是通过不同的印刷技术的层沉积[1-9]，特别地，近来已将半导体NC成功引入平板显示器中，起到彩色图象变换器的作用，并且发射提供具有卓越的高的色彩饱和度和亮度的液晶显示器的实体[10]。喷墨印刷是重要的用于纳米颗粒(NP)的湿沉积方法，其常被用于工业的和家庭的应用。先前的报告论述了NP的印刷[11-14]。荧光半导体NC量子点(QD)的喷墨印刷也被实现了[15-24]。虽然将荧光半导体QD用于印刷应用具有很多优点，然而，它们靠近基板上的布置导致了由于颗粒-颗粒相互作用的光学干扰。这些相互作用可能造成福斯特共振能量转移(Forsterresonanceenergytransfer)(FRET)以及自吸收效应。自吸收的现象(其中颗粒吸收由其他颗粒发射的光)在QD中是非常明显的，即使是在发射中心上生长外壳之后。这个现象是由在QD的吸收光谱与发射光谱之间显著的重叠引起的，这导致高效的发射的再吸收。自吸收效应引起有效的外部发射量子产率(QY)显著降低，并且通过将发射能量位移到较长的波长而诱导荧光颜色的改变。发射性质的类似的劣化也通过FRET过程被诱导，通过所述FRET过程，被激发的QD充当供体以将此激发通过非辐射偶极-偶极相互作用转移至充当受体的邻近的QD。虽然再吸收效应特别是在高光密度样品的情况下变得显著，但FRET相互作用在其中如在荧光薄层中常常需要的颗粒紧密靠近的情况下发生。参考文献[1]S.Kim,S.H.Im,S.W.Kim,Nanoscale2013,5,5205.[2]D.Dorokhin,S.H.Hsu,N.Tomczak,D.N.Reinhoudt,J.Huskens,A.H.Velders,J.Vancso,ACSNano2010,4,137.[3]A.C.Arango,D.C.Oertel,Y.Xu,M.G.Bawendi,V.NanoLett.2009,9,860.[4]M.J.Panzer,K.E.Aidala,P.O.Anikeeva,J.E.Halpert,M.G.Bawendi,V.NanoLett.2010,10,2421.[5]L.AKim,P.O.Anikeeva,S.A.Coe-Sullivan,J.S.Steckel,M.G.Bawendi,V.NanoLett.2008,8,4513.[6]P.O.Anikeeva,J.E.Halpert,M.G.Bawendi,V.Bulovic,NanoLett.2009,9,2532.[7]D.Zhou,A.Bruckbauer,C.Abell,D.Klenerman,D.J.Kang,Adv.Mater.2005,17,1243.[8]S.J.P.Kress,P.Richner,S.V.Jayanti,P.Galliker,D.K.Kim,D.Poulikakos,D.J.Norris,NanoLett.2014,14,5827.[9]A.Rizzo,M.Mazzeo,M.Palumbo,G.Lerario,S.D'Amone,R.Cingolani,G.Gigli,Adv.Mater.2008,20,1886.[10]T.H.Kim,K.S.Cho,E.K.Lee,S.J.Lee,J.Chae,J.WKim,D.HKim,J.YKwon,G.Amaratunga,S.YLee,B.LChoi,Y.Kuk,J.MKim,K.Kim,NaturePhotonics2011,5,176.[11]M.Grouchko,A.Kamyshny,S.Magdassi,J.Mater.Chem.2009,19,3057.[12]A.Kamyshny,M.Ben-Moshe,S.Aviezer,S.Magdassi,MacromolecularRapidCommunications2005,26,281.[13]B.K.Park,D.Kim,S.Jeong,J.Moon,J.S.Kim,ThinSolidFilms2007,515,7706.[14]J.Niittynen,E.Sowade,H.Kang,R.R.Baumann,M.ScientificReports2015,5,8832.[15]E.Tekin,P.J.Smith,S.Hoeppener,A.M.J.vandenBerg,A.S.Susha,A.L.Rogach,J.Feldmann,U.S.Schubert,AdvancedFunctionalMaterials2007,17,23.[16]V.Wood,M.J.Panzer,J.Chen,M.S.Bradley,J.E.Halpert,M.G.Bawendi,V.Adv.Mater.2009,21,2151.[17]H.M.Haverinen,R.A.G.E.Jabbour,Appl.Phys.Lett.2009,94,073108.[18]H.M.Haverinen,R.A.G.E.Jabbour,J.Disp.Technol.2010,6,87.[19]J.Y.Kim,C.Ingrosso,V.Fakhfouri,M.Striccoli,A.Agostiano,M.L.Curri,J.Brugger,Small2009,5,1051.[20]A.M.Elliott,O.S.Ivanova,C.B.Williams,T.A.Campbell,AdvancedEngineeringMaterials2013,15,903.[21]E.Binetti,C.Ingrosso,M.Striccoli,P.Cosma,A.Agostiano,K.Pataky,J.Brugger,M.L.Curri,Nanotechnology2012,23,075701.[22]C.Ingrosso,J.Y.Kim,E.Binetti,V.Fakhfouri,M.Striccoli,A.Agostiano,M.L.Curri,J.Brugger,MicroelectronicEngineering2009,86,1124.[23]N.Marjanovic,J.Hammerschmidt,J.Perelaer,S.Farnsworth,I.Rawson,M.Kus,E.Yenel,S.Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种印刷图案，包含多个材料层，所述层中的每个包含多个纳米棒，所述纳米棒被选择以在所述纳米棒的吸收光谱与所述纳米棒的发射光谱之间具有显著减少的重叠，并且其中所述多个纳米棒被配置成在所述图案中展示减少的或减弱的颗粒间相互作用，其中所述印刷图案选自膜和3D物体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.15 US 62/024,5691.一种印刷图案，包含多个材料层，所述层中的每个包含多个纳米棒，所述纳米棒被选择以在所述纳米棒的吸收光谱与所述纳米棒的发射光谱之间具有显著减少的重叠，并且其中所述多个纳米棒被配置成在所述图案中展示减少的或减弱的颗粒间相互作用，其中所述印刷图案选自膜和3D物体。2.根据权利要求1所述的印刷图案，所述图案包含多个材料层，所述层中的每个包含多个纳米棒，所述纳米棒被选择以在所述纳米棒的吸收光谱与所述纳米棒的发射光谱之间具有显著减少的重叠，并且其中所述多个纳米棒被配置成在所述图案中适应可控制成减少的或减弱的颗粒间相互作用的颗粒间距离。3.根据权利要求1或2所述的印刷图案，其中所述图案是3D物体。4.根据权利要求1或2所述的印刷图案，其中所述图案是膜。5.一种印刷图案，包含多个材料层，所述层中的每个包含多个纳米棒，所述纳米棒被选择以在所述纳米棒的吸收光谱与所述纳米棒的发射光谱之间具有显著减少的重叠，并且其中所述多个纳米棒被配置成在所述图案中适应大于与所述纳米棒相关联的FRET距离的晶种-到-晶种距离，以实现减少的或减弱的颗粒间相互作用，所述图案任选地选自膜和3D物体。6.根据权利要求1至4中任一项所述的印刷图案，其中所述多个纳米棒被配置成在所述图案中适应大于对于所述纳米棒所计算的FRET距离的晶种-到-晶种距离。7.根据权利要求1至6中任一项所述的印刷图案，其中多个被播种的纳米棒被配置成适应减少的或减弱的再吸收。8.根据权利要求1至7中任一项所述的印刷图案，其中被播种的纳米棒选自嵌入具有不同的材料组成的晶种元件的长形的纳米颗粒。9.根据权利要求8所述的印刷图案，其中所述晶种元件选自长形元件、球形元件、核/壳元件和核/多壳元件。10.根据权利要求9所述的印刷图案，其中所述晶种是非核/壳的结构，所述非核/壳的结构选自长形元件和球形元件，所述元件具有不同于嵌入所述晶种的所述纳米棒的材料组成的材料组成。11.根据权利要求9所述的印刷图案，其中所述晶种是核/壳元件或核/多壳元件，其中所述壳中的任一个和/或所述核可以独立地具有球形或长形形状。12.根据权利要求9所述的印刷图案，其中所述晶种是选自以下的核/壳结构：球形核/球形壳、球形核/球形壳/球形壳、球形核/长形壳、球形核/球形壳/长形壳、球形核/长形壳/长形壳、长形核/长形壳以及长形核/长形壳/长形壳。13.根据权利要求1所述的印刷图案，其中晶种直径与纳米棒长度的比率在1:2.1与1:3之间、在1:3与1:6之间或在1:6与1:10之间。14.根据权利要求13所述的印刷图案，其中所述比率是1:6、1:7、1:8、1:9或1:10。15.根据权利要求1至14中任一项所述的印刷图案，其中所述晶种具有小于3nm的尺寸。16.根据权利要求15所述的印刷图案，其中所述晶种的尺寸小于5nm、小于10nm或小于20nm。17.根据权利要求13所述的印刷图案，其中所述晶种具有在1nm和40nm之间、在1nm和30nm之间、在1nm和25nm之间、在1nm和20nm之间、在1nm和10nm之间、在1nm和5nm之间、在1nm和4nm之间或在1nm和3nm之间的尺寸。18.根据权利要求1至17中任一项所述的印刷图案，其中所述纳米棒材料或所述晶种材料选自半导体材料、金属氧化物材料和绝缘体材料。19.根据权利要求1至17中任一项所述的印刷图案，其中所述纳米棒材料或所述晶种材料是半导体材料。20.根据权利要求1至17中任一项所述的印刷图案，其中所述纳米棒材料和所述晶种材料是半导体材料。21.根据权利要求1至17中任一项所述的印刷图案，其中所述纳米棒材料和/或所述晶种材料包含半导体材料。22.根据权利要求18所述的印刷图案，其中所述纳米棒材料和/或晶种材料是选自第I-VII族、第II-VI族、第III-V族、第IV-VI族、第III-VI族和第IV族的半导体元素及其组合的半导体材料。23.根据权利要求21所述的印刷图案，其中所述半导体材料是选自CuCl、CuBr、CuI、AgCl、AgBr和AgI的第I-VII族半导体材料。24.根据权利要求21所述的印刷图案，其中所述半导体材料是选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdZnSe、ZnO及其任何组合的第II-VI族材料。25.根据权利要求21所述的印刷图案，其中材料是选自InAs、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe及其任何组合的第III-V族材料。26.根据权利要求21所述的印刷图案，其中所述半导体材料是选自PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe、Tl2SnTe5及其任何组合的第IV-VI族材料。27.根据权利要求21所述的印刷图案，其中所述材料是或包含第IV族的元素。28.根据权利要求27所述的印刷图案，其中所述材料选自C、Si、Ge、Sn和Pb。29.根据权利要求18所述的印刷图案，其中所述晶种材料不同于所述纳米棒材料。30.根据权利要求29所述的印刷图案，其中所述晶种是选自InAs、InP、CdSe、CdS、CdSSe、CdZnSe、CdZnS、ZnTe、ZnSe和ZnSeTe的材料。31.根据权利要求29所述的印刷图案，其中所述纳米棒材料选自CdSe、CdS、CdSSe、CdZnSe、CdZnS、ZnS、ZnSe和ZnTe。32.根据权利要求29所述的印刷图案，其中所述纳米棒的材料选自CdS、CdZnS、ZnS、ZnTe和ZnTe/ZnS。33.根据权利要求18所述的印刷图案，其中被播种的纳米棒是选自以下的材料：InAs/CdSe/CdS、InP/ZnTe/ZnS、InP/ZnSe/Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌里·巴尼恩，沙洛莫·马格达希，沙伊·谢梅什，希拉·哈里弗尼，叶连娜·维内特斯基，
申请(专利权)人：耶路撒冷希伯来大学伊森姆研究发展有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL