用金属硫醇聚合物稳定化的量子点制造技术

一种物质的组合物包含多个量子点和用于使所述量子点稳定化的金属硫醇聚合物。在某些实施方案中，金属硫醇聚合物是锌硫醇聚合物。锌硫醇聚合物可以是烷基硫醇锌。烷基硫醇锌可以是十二烷基硫醇锌(Zn‑DDT)。包含多个量子点和金属硫醇聚合物的组合物可以与一种或多种另外的聚合物一起配制为含量子点的珠或为含量子点的复合材料‑例如多层膜。

Quantum dots stabilized by a thiol polymer

A composition of a substance contains a plurality of quantum dots and a metallic thiol polymer that is used to stabilize the quantum dots. In some implementations, the metal mercaptan polymer is a zine thiol polymer. The zinc thiol polymer can be zinc alkyl mercaptan. Alkyl mercaptan can be twelve zinc alkyl mercaptan zinc (Zn DDT). The composition comprises a plurality of quantum dots and metal polymer can thiol polymer and one or more additional preparation for quantum dots together with beads or composite content such as quantum dots multilayer film.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用金属硫醇聚合物稳定化的量子点相关申请的交叉引用：本申请要求于2015年3月4日提交的美国临时申请第62/128,354号的权益。关于联邦资助研究或开发的声明：不适用专利技术背景1.专利
.本专利技术总体上涉及半导体纳米粒子(或“量子点”)。更具体地，其涉及金属硫醇聚合物(例如，锌1-十二烷基硫醇聚合物)用于提供具有增强的稳定性的半导体纳米粒子的用途。2.包括按照37CFR1.97和1.98公开的信息的相关技术的描述.在利用通常称为量子点(QD)或纳米晶体的由具有大约2-50nm的尺寸的粒子构成的化合物半导体的性质方面存在广泛的兴趣。这些材料由于它们的尺寸可调的电子学性质而具有商业利益，这些性质可以在许多商业应用如光学和电子装置以及包括生物标记、富光伏电池、催化、生物成像、LED、一般空间照明和电致发光显示(器)的其他应用，以及许多其他新型和新兴的应用中被利用。研究最多的半导体材料是硫属化物Il-VI材料，即ZnS、ZnSe、CdS、CdSe和CdTe；CdSe由于其在光谱的可见光区的可调性而最引人注目。已经由“自下而上(bottomup)”技术开发了用于大规模生产这些材料的可重现方法，由此粒子利用“湿法”化学过程原子接原子地，即从分子至簇至粒子地制备。两个均与单个半导体纳米粒子尺寸有关的基本因素导致了它们独特的性质。第一个是大的表面积与体积比率；当粒子变得较小时，表面原子数量与内部原子数量的比率增大。这导致在材料的整体性质中起重要作用的表面性质。第二个因素是，对于许多包含半导体纳米粒子的材料，存在材料的电子学性质随尺寸的变化。此外，由于量子限制效应，带隙随着粒子尺寸减小逐渐变得较大。这种效应是产生与在原子和分子中观察到的那些相似的离散能级而不是如在相应大块半导体材料中观察到的连续带的“盒中电子(electroninabox)”的限制的结果。因此，对于半导体纳米粒子，由于物理参数，由电磁辐射(光子，具有大于第一激子跃迁的能量)的吸收产生的电子和空穴与它们在相应大结晶材料中将处于的状态相比更紧密地在一起，此外不能忽略库伦相互作用。这导致窄的带宽发射，其取决于粒子尺寸和纳米粒子材料的组成。因此，量子点与相应大结晶材料相比具有较高的动能，并且因此随着粒径减小，第一激子跃迁(带隙)在能量上增加。由于在位于纳米粒子表面上的缺陷和悬空键处发生电子-空穴复合，其可以导致非辐射的电子-空穴复合，由单一半导体材料连同外部有机钝化层构成的核芯半导体纳米粒子倾向于具有相对较低的量子效率。一种消除在量子点的无机表面上的缺陷和悬空键的方法是在该核芯粒子的表面上外延生长具有更宽的带隙和与该核芯材料晶格失配的小晶格的第二无机材料，从而产生“核-壳”粒子。核-壳粒子将局限在核芯中的任何载流子与否则将会充当非辐射复合中心的表面态分开。一个实例是在CdSe核芯的表面上生长的ZnS壳。另一途径是制备核-多壳结构，其中电子-空穴对完全地局限于由特定材料如量子点-量子阱结构的几个单层构成的单一壳层。此处，核芯是具有宽带隙的材料，然后是较窄带隙材料的薄壳，并且用另外的宽带隙层帽化，如CdS/HgS/CdS，其是利用Hg取代在核芯纳米晶体的表面上的Cd以沉积仅几个HgS的单层，然后在其上生长CdS的单层而生长的。得到的结构表现出在HgS层中对光激发载流子的明显限制。为了进一步为量子点增加稳定性并且帮助限定电子-空穴对，最常用的途径之一是通过在核芯上外延生长组成分级的合金层；这可以帮助减轻否则会导致缺陷的应变。此外，对于CdSe核芯，为了改善结构稳定性和量子产率，可以使用Cd1-xZnxSe1-ySy的分级合金层而不是在核芯上直接生长ZnS的壳。已经发现这大幅增强量子点的光致发光发射。用原子型杂质掺杂量子点也是操纵纳米粒子的发射和吸收性质的有效方式。已经开发了用于掺杂宽带隙材料的程序如用锰和铜掺杂硒化锌和硫化锌(ZnSe：Mn或ZnS：Cu)。在半导体纳米晶体中用不同的发光激活剂掺杂可以在甚至低于大块材料的带隙的能量处调节光致发光和电致发光，而量子尺寸效应可以利用量子点的尺寸调节激发能同时在激活剂相关的发射的能量方面没有明显变化。量子点纳米粒子的普遍利用已经受它们的物理/化学不稳定性和与将量子点利用至它们的全部潜力所需的许多材料和/或方法，如并入到溶剂、墨水、聚合物、玻璃、金属、电子材料、电子装置、生物分子和细胞中的不相容性所限制。因此，已经采用一系列量子点表面改性程序使量子点更稳定并且与所需应用的材料和/或加工要求相容。量子点应用的特别有吸引力的领域是下一代发光二极管(LED)的开发。LED在现代日常生活中正变得越来越重要，并且预期它们具有称为量子点的主要应用之一的潜力，例如在汽车照明、交通信号、一般照明和用于液晶显示(LCD)屏的背光单元(BLU)中。LED背光式LCD不是自照亮的(不同于纯LED系统)。有几种使用LED来背光照明LCD面板的方法，包括使用在面板后的白光或RGB(红光、绿光和蓝光)LED阵列和边缘LED照明(其使用在TV的内框周围的白光LED和光扩散面板使光在LCD面板后均匀地铺展开)。LED背光照明中的变化提供不同的益处。使用“白光”LED的LED背光照明产生馈入个体LCD面板滤波器的较宽光谱源(类似于冷阴极荧光(CCFL)源)，与以较低成本的RGBLED比产生更有限的显示色域。用于LCD的边缘LED照明允许较薄的外壳，并且LED背光式LCD与等离子体和CCFL电视相比具有较长的寿命和较好的能量效率。与CCFL背光不同，LED在其制造中不使用汞(环境污染物)。因为LED可以比CCFL更快地开启和关闭，并且可以提供较高的光输出，所以可以实现非常高的对比度。它们可以产生深黑(LED关闭)和高亮度(LED开启)。目前，LED装置由无机固态化合物半导体，如AlGaAs(红)、AlGaInP(橙-黄-绿)和AlGalnN(绿-蓝)制成。然而，使用可得的固态化合物半导体的混合物，不能产生发射白光的固态LED。此外，难以通过混合不同频率的固态LED来产生“纯”颜色。因此，目前颜色混合以产生包括白色的所需颜色的主要方法是使用放置在固态LED顶上的磷光材料的组合，其中来自LED的光(“一次光”)被磷光材料吸收，然后以不同波长重新发射(“二次光”)，即磷光材料使一次光降频转换至二次光。此外，与固态红光-绿光-蓝光LED的组合相比，由磷光体降频转换产生的白光LED的使用导致更低的成本和更简单的装置制造。在降频转换应用中使用的当前磷光材料吸收UV或主要地蓝光，并且将其转换至较长的波长，其中大部分磷光体目前使用三价稀土掺杂的氧化物或卤代磷酸盐。白光发射可以通过将在蓝色、绿色和红色区域中发射的磷光体与蓝光或UV发射固态装置的那个混合获得，即蓝色发光LED加绿色磷光体如SrGa2S4：Eu2+和红色磷光体如SrSi：Eu2+，或UV发光LED加黄色磷光体如Sr2P2O7：Eu2+；Mn2+，和蓝色-绿色磷光体。白光LED也可以通过将蓝光LED与黄色磷光体组合制成，但是当使用该方法时由于缺少LED和磷光体的可调性，颜色控制和显色性差。此外，常规LED磷光体技术使用具有差的显色性(即显色指数(CRI)＜75)的降频转换材料。已经通过将胶态产生的量子点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物质的组合物，所述组合物包含：多个量子点；和金属硫醇聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.04 US 62/128,3541.一种物质的组合物，所述组合物包含：多个量子点；和金属硫醇聚合物。2.权利要求1所述的组合物，其中所述金属硫醇聚合物是锌硫醇聚合物。3.权利要求2所述的组合物，其中所述锌硫醇聚合物是烷基硫醇锌。4.权利要求3所述的组合物，其中所述烷基硫醇锌是十二烷基硫醇锌(Zn-DDT)。5.权利要求1所述的组合物，所述组合物还包含不同于所述金属硫醇聚合物的树脂材料。6.权利要求1所述的组合物，其被配制为干燥粉末。7.权利要求1所述的组合物，其被配制为溶液。8.一种物质的组合物，所述组合物包含：包含多个珠的粉末，其中各个珠包含：包含Zn-DDT的主基体材料；和并入到所述主基体材料中的量子点纳米粒子群。9.权利要求8所述的组合物，其中所述主基体材料含有至少约10重量％的Zn-DDT。10.权利要求8所述的组合物，其中所述主基体材料含有至少约20重量％的Zn-DDT。11.权利要求8所述的组合物，所述组合物还包含：设置在各个珠上的表面涂层，所述表面涂层包括至少一个表面涂覆层。12.权利要求11所述的组合物，其中各个表面涂覆层基本上由涂覆材料的一个或多个单层组成。13.权利要求8所述的组合物，其中所述主基体材料是二氧化硅、树脂、聚合物、整体料、玻璃、溶胶-凝胶、环氧树脂、有机硅或(甲基)丙烯酸酯。14.权利要求8所述的组合物，其中所述表面涂层是无机材料。15.权利要求8所述的组合物，其中所述表面涂层是金属氧化物。16.权利要求8所述的组合物，其中所述表面涂层是氧化铝或氧化硅。17.权利要求8所述的组合物，其中所述表面涂层是聚合物的。18.权利要求8所述的组合物，其中所述表面涂层是烷氧基合金聚合物。19.权利要求8所述的组合物，其中所述量子点纳米粒子包含铟和磷。20.权利要求8所述的组合物，其中所述量子点纳米粒子基本上不含镉。21.权利要求8所述的组合物，其中表面涂层包括两个以上包含不同材料的表面涂覆层。22.权利要求8所述的组合物，其中各个珠包含约1000至约10000个纳米粒子。23.权利要求8所述的组合物，其中各个珠包含约10000至约100000个量子点纳米粒子。24.一种用于制备量子点珠的方法，所述方法包括：制备包含单体、交联剂和聚合光引发剂的第一溶液；将量子点分散在所述第一溶液中以产生第二溶液；将所述第二溶液与Zn-DDT聚合物混合以产生第三溶液；在持续搅拌下将所述第三溶液添加至聚乙烯醇和表面活性剂的水溶液以形成第四溶液；和将所述第四溶液暴露于紫外光以形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：马修·沃纳，本杰明·皮克，阿布·穆罕默德·伊姆鲁兹·阿里，沙欣·萨勒马，詹姆斯·哈里斯，史蒂文·丹尼尔斯，
申请(专利权)人：纳米技术有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB