量子点及其制造方法与应用与流程

文档序号:21317457发布日期:2020-06-30 20:47阅读:432来源:国知局
量子点及其制造方法与应用与流程
本发明涉及一种量子点及其制造方法与应用。
背景技术
:量子点是一种半导体发光材料,其能隙(bandgap)可随晶粒大小而改变。如此一来,可通过改变量子点的尺寸而调整其发光的波长。量子点具有高的色彩纯度与饱和度,故近年来已逐渐被应用在显示面板的技术中。量子效率(quantumyield)为量子点的重要参数之一,其代表量子点将吸收的光转化为荧光的效率。因此,如何提升量子点的量子效率为此领域中的重要课题之一。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种量子点及其制造方法,与应用量子点的发光材料、发光元件及显示装置,使其可以提升量子点的量子效率。为实现上述目的,根据本发明的一方面,提出一种量子点。量子点包含核体及壳层。核体为选自由xii-xv族化合物半导体纳米晶体、xii-xvi族化合物半导体纳米晶体、xiii-xv族化合物半导体纳米晶体与xiii-xvi族化合物半导体纳米晶体所组成的族群中的至少一种,且包含镉元素及硒元素。壳层包含锌元素及硫元素,并包复核体。基于所述量子点中镉元素、硒元素、锌元素及硫元素的总含量,锌元素的含量范围为51at%~64at%,硫元素的含量范围为32at%~38at%。其中,所述量子点中所述锌元素与所述硫元素的含量比例(zn/s)范围为1.34~2。其中,基于所述量子点中镉元素、硒元素、锌元素及硫元素的总含量,镉元素的含量范围为0.5at%~5at%,硒元素的含量范围为3at%~16at%。其中,所述壳层的厚度为2nm~8nm。其中,所述壳层包括由一次粒子集合而形成的二次粒子。其中,所述壳层具有不规则的凹凸外表面。根据本发明的一方面,提出一种量子点。量子点包含核体及壳层。核体为选自由xii-xv族化合物半导体纳米晶体、xii-xvi族化合物半导体纳米晶体、xiii-xv族化合物半导体纳米晶体与xiii-xvi族化合物半导体纳米晶体所组成的族群中的至少一种。壳层包含锌元素及硫元素,并包复核体。核体与壳层具有核壳元素。基于核壳元素的总含量,锌元素的含量范围为51at%~64at%,硫元素的含量范围为32at%~38at%。其中,所述核壳元素还包含镉元素及/或硒元素,基于所述所述核壳元素中镉元素、硒元素、锌元素及硫元素的总含量,镉元素的含量范围为0.5at%~5at%,硒元素的含量范围为3at%~16at%。根据本发明的另一方面,提出一种量子点的制造方法,其包括以下步骤。提供核壳溶液。核壳溶液包括核体及包覆该核体的壳层。核体与壳层分别为选自由xii-xv族化合物半导体纳米晶体、xii-xvi族化合物半导体纳米晶体、xiii-xv族化合物半导体纳米晶体与xiii-xvi族化合物半导体纳米晶体所组成的族群中的至少一种。提供锌元素原料溶液。锌元素原料溶液具有醋酸锌重量q毫克及剩余物质体积r毫升,q/r=150~400。提供硫元素原料溶液。混合核壳溶液、锌元素原料溶液与硫元素原料溶液。其中,所述锌元素原料溶液的所述剩余物质包括油酸及十八碳稀。其中,所述量子点的制造方法是用以制造前述的量子点。根据本发明的又另一方面,提出一种发光材料,包括上述的量子点,或上述制造方法所制得的量子点。根据本发明的再又另一方面,提出一种发光元件,其包括光源及封装材料。封装材料包含上述的发光材料。封装材料包覆上述光源。根据本发明的再又另一方面,提出一种显示装置,包括上述的发光元件。显示装置为选自由电视机、数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、笔记型计算机、移动计算机、计算机屏幕、可携式游戏机、可携式信息终端、随身听、游戏机、车用显示器及穿戴式装置所组成群组中的至少其中之一。本发明量子点及其制造方法,与应用量子点的发光材料、发光元件及显示装置,可以提升量子点的量子效率。为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解,以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。附图说明图1是依照本发明一实施例的量子点的结构示意图。图2是依照本发明另一实施例的量子点的结构示意图图3是依照本发明一实施例的量子点的制造方法的流程图。图4绘示一实施例中发光装置的剖面图。图5为根据实施的概念的显示装置示意图。图6a为本发明实施例1于倍率900kx下的s/tem影像图。图6b为本发明实施例2于倍率900kx下的s/tem影像图。图6c为本发明比较例1于倍率900kx下的s/tem影像图。其中,附图标记:21:发光单元22:荧光层23:封装层100:量子点105:核体120:壳层121:第一壳层122:第二壳层121q、122q:一次粒子121q、122q:二次粒子211:基座212:凹型承载面213:发光元件214:连接线215:导线572:电视机s301、s302、s303、s304、s305、s306:步骤t:最小壳层厚度t:最大壳层厚度具体实施方式以下将配合所附图式详述本发明的实施例,应注意的是,图式并未按照比例绘制,事实上,可能任意的放大或缩小元件的尺寸以便清楚表现出本发明的特征,而在说明书及图式中,同样或类似的元件将以类似的符号表示。以下公开许多不同的实施方法或是例子来实行本发明的不同特征,以下描述具体的元件及其排列的例子以阐述本发明。当然这些仅是例子且不以此限定本发明的范围。此外,在不同实施例中可能使用重复的标号或标示,这些重复仅为了简单清楚地叙述本揭露,不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。再者,应理解的是,在方法进行之前、当中或之后可能具有额外的操作步骤,且所述的一些操作步骤可能在另一些实施例的方法中被取代或删除。图1是依照本发明一实施例的量子点100的结构示意图。请参照图1,本实施例的量子点100包括核体105及壳层120。壳层120包覆核体105。量子点100的粒径可大于或等于10nm,例如粒径范围为17nm~25nm。于一实施例中,核体105可为纳米晶体,并选自由xii-xv族化合物半导体纳米晶体、xii-xvi族化合物半导体纳米晶体、xiii-xv族化合物半导体纳米晶体与xiii-xvi族化合物半导体纳米晶体所组成的族群中的至少一种。核体105实质上可为球形。核体105可包括至少一阳离子与至少一阴离子。阳离子可包括元素周期表的xii族元素及/或xiii族元素。举例而言,核体105的阳离子可包括镉(cd)、锌(zn)、汞(hg)、铝(al)、镓(ga)及/或铟(in)。核体105的阴离子可包括xv族元素及/或xvi族元素。举例而言,阴离子可包括硫(s)、硒(se)、碲(te)、氮(n)、磷(p)及/或砷(as)。在一些实施例中,核体可为二元核体(包括例如是cdse、cdte、cds、zns、znse、znte、hgs、hgse、hgte、gan、gap、gaas、aln、alp、alas、inn、inp以及inas等)、三元核体(包括例如是cdzns、znsete、cdses、cdznse、cdznte、cdsete、cdste、znses、znste、hgses、hgsete、hgste、cdhgs、cdhgse、cdhgte、hgzns、hgznse、hgznte、ganp、ganas、gapas、alnp、alnas、alpas、innp、innas以及inpas等)或四元核体(包括例如是cdznses、cdznsete、cdznste、cdhgses、cdhgsete、cdhgste、hgznses、hgznsete、hgznste、gaalnp、gaalnas、gaalpas、gainnp、gainnas、gainpas、inalnp、inalnas以及inalpas等)。于一实施例中,核体105至少包含镉元素与硒元素,基于所述量子点100的核体105与壳层120的核壳元素的总含量(亦即核体105的核元素与壳层120的壳元素的总含量),镉元素的含量范围为0.5at%~5at%,例如是0.7at%~4at%,或是1at%~3at%;硒元素的含量范围为3at%~16at%,例如是4at%~13at%,或是5at%~11at%。一实施例中,镉元素与硒元素的含量比例(cd/se)范围为0.03~1.7,例如是0.05~1.4,或是0.07~1。请参照图1。壳层120可包括第一壳层121及第二壳层122。第一壳层121包覆核体105,第二壳层122包覆第一壳层121。根据本揭露概念的壳层并不限于如图1所示具有两层壳层的结构。另一实施例中,壳层120可仅具有单一壳层结构(例如只有第一壳层)。其它实施例中,壳层120可具有更多层的壳层结构,例如三层(例如更包括第三壳层包覆第二壳层)、四层(例如更包括第四壳层包覆第三壳层)、五层(例如更包括第五壳层包覆第四壳层)、六层(例如更包括第六壳层包覆第五壳层),可以此类推,且各壳层的组成及/或性质可彼此相同或彼此不同。于一实施例中,壳层120可包括至少一阳离子与至少一阴离子。壳层120的阳离子可包括xii族元素,实施例中是至少包括锌(zn)元素,亦可视情况额外包含其它种类的xii族元素。壳层120的阴离子可包括xvi族元素,实施例中是至少包括硫(s)元素,亦可视情况额外包含其它种类的xvi族元素。在一些实施例中,壳层120的至少一层壳层可为二元壳层(包括例如是zns),或至少包含锌元素及硫元素的三元壳层(包括例如是zncds)、或更多元壳层。在一些实施例中,壳层120(例如第一壳层121及/或第二壳层122、及/或其它更外层的壳层)可具有呈梯度分布的成分。壳层120的不同部分可具有不同的阳离子成分及/或阴离子成分。换言之,阳离子成分及/或阴离子成分可由壳层120的最内部至壳层120的最外部而变化。举例而言,当壳层120包括锌(zn)以及硫(s)时,锌的浓度在壳层120(例如第一壳层121及/或第二壳层122、及/或其它更外层的壳层)的最内部可为实质上最低,且在壳层120的最外部可为实质上最高。也就是说,锌的浓度随着与核体105的距离增加而实质上成比例地增加。在一些实施例中,壳层120(例如第一壳层121及/或第二壳层122、及/或其它更外层的壳层)可具有实质上均匀(或相同)的成分。举例而言,壳层120(例如第一壳层121及/或第二壳层122、及/或其它更外层的壳层)的每一部分可具有实质上均匀(或相同)的阳离子成分及/或实质上相同(或均匀)的阴离子成分。于一实施例中,壳层120至少包含锌元素与硫元素,基于所述量子点100的核体105与壳层120的核壳元素的总含量(亦即核体105的核元素与壳层120的壳元素的总含量),锌元素的含量范围为51at%~64at%,例如是52at%~63at%,或是52.5at%~62at%;硫元素的含量范围为32at%~38at%,例如是32.5at%~38at%,或是33at%~37at%。于一实施例中,锌元素与硫元素的含量比例(zn/s)范围为1.34~2,例如是1.36~1.95,或是1.37~1.9。实施例中,壳层120具有不规则的凹凸外表面。壳层120例如是具有由一次粒子121q集合而形成的二次粒子121q,呈现不规则变化的厚度。一实施例中,壳层120的厚度范围可为2nm~8nm。实施例中,从tem分析的照片(如图6a及图6b所示)可发现壳层120表面具有多个由一次粒子121q聚集而成的二次粒子121q,因而使量子点外型呈各边长度不一致的立体不规则多边形,如熔岩石构造、或是絮状结构的样貌。量子点100的核体105及/或壳层120亦可包括配体。配体可配置于核体105及/或壳层120的表面。配体可包括有机官能基团。配体可经提供于核体105及/或壳层120的表面上,以使配体可化学键结至核体105及/或壳层120的表面。实施例中,配体包括膦、氧化膦、烷基膦酸、烷基胺、芳基胺、吡啶、脂肪酸(例如长链脂肪酸)、噻吩、硫醇化合物、碳烯化合物、或其组合。脂肪酸可包括油酸(oleate)、硬脂酸(stearicacid)、月桂酸(lauricacid)、或其组合。膦化合物可包括三辛基膦(trioctylphosphine,top)、三丁基膦(tributylphosphine)、三苯基膦(triphenylphosphine)、三叔丁基膦(tri-t-butylphosphine)、或其组合。硫醇化合物可包括辛硫醇(octanethiol)、1,8-辛二硫醇(1,8-octanedithiol)、1-十二烷硫醇(1-dodecanethiol)、1-十一硫醇(1-undecanethiol)、1,4-苯二甲硫醇(1,4-benzenedimathanethiol)、1,16-十六二硫醇(1,16-hexadecanedithiol)、1,11-十一烷二硫醇(1,11-undecanedithiol)、联苯-4,4'-二硫醇(4,4'-biphenylldithiol)、11-巯基-1-十一醇(11-mercapto-1-undecanol)、或其组合。烷基胺可例如包括油胺(oleylamine)、辛胺(octylamine)、二辛基胺(dioctylamine)、十六烷基胺(1-hexadecylamine)等。碳烯化合物可例如包括十八碳烯(octadecene,ode)等。在一些实施例中,配体的有机基团可称为封止剂,其可抑制量子点100的聚集,还可适度地隔绝量子点100与外界环境。在其它实施例中,亦可再额外添加封止剂来对量子点100的表面进行改质,以在壳层120的表面上形成配体。封止剂可由刘易斯碱(lewisbase)化合物构成。在一些实施例中,可稀释惰性溶剂中的烃类以形成上述的刘易斯碱化合物。封止剂可包括单齿或多齿配体,如膦、氧化膦、烷基膦酸、烷基胺、芳基胺、吡啶、长链脂肪酸、噻吩或其组合。氧化膦可包括三辛基氧化膦与氧化三苯膦等。烷基胺可包括十六烷基胺与辛胺等。图2是依照本发明另一实施例的量子点100的结构示意图,其与图1所示的量子点100的差异说明如下。在图2所示的实施例中,壳层120包括由一次粒子集合而形成的二次粒子。一实施例中,第一壳层121包括由一次粒子121q集合而形成的二次粒子121q。第二壳层122包括由一次粒子122q集合而形成的二次粒子122q。另一实施例中,第一壳层121及第二壳层122可能只有其中一者包括二次粒子。其它实施例中,当量子点100含有更外层的壳层时,例如第一壳层121、第二壳层122、第三壳层(未绘示)、第四壳层(未绘示)、第五壳层(未绘示)、第六壳层(未绘示)等可能至少一者包括二次粒子。实施例中,图1或图2所示的量子点100可依据其成分而呈现不同的颜色。因此,量子点100可发出不同颜色的激发光,例如是蓝、红、绿等。在一些实施例中,量子点100可为蓝光量子点或绿光量子点。特别来说,量子点100接受波长为350nm以上且小于发光波长的入射光时,例如是波长为390nm至500nm的入射光,量子点100可发出波长为400nm至700nm的光。此外,量子点100所发出的光的波峰的半高宽例如是18nm至60nm。在一些实施例中,绿光量子点发出的光的波长例如是500nm至600nm,或是510nm至560nm,或是520nm至550nm。在其它实施例中,红光量子点发出的光的波长例如是600nm至700nm,或是605nm至680nm,或是610nm至660nm。蓝光量子点发出的光的波长例如是400nm至500nm,或是430nm至470nm,或是440nm至460nm。举例而言,量子点100所发出的光的波长、强度与半高宽可由光激致发光分析仪(horiba公司制造,型号:fluoromax-3)进行光致发光分析而得到。在一些实施例中,红光量子点的平均粒径例如是3nm至25nm,或是4nm至15nm,或是5nm至10nm。绿光量子点的平均粒径例如是2nm至25nm,或是3nm至23nm,或是4nm至22nm。蓝光量子点的平均粒径为1nm至15nm,或是2nm至10nm,或是2nm至8nm。图3是依照本发明一实施例的量子点100的制造方法的流程图。进行步骤s301,提供第一溶液。第一溶液包括选自由xii族元素以及xiii族元素组成的群组中的至少一元素。具体而言,xii族元素或xiii族元素是以阳离子的形式存在第一溶液中。举例而言,第一溶液中的xii族元素可包括锌、镉、汞或其组合。第一溶液中的xiii族元素可包括铝、镓、铟或其组合。在一些实施例中,可将xii族元素(或其前驱物,例如氧化物、醋酸盐)或xiii族元素(或其前驱物,例如氧化物、醋酸盐)与配体,例如是脂肪酸,混合,以形成第一溶液。。在一些实施例中,第一溶液可具有第一温度,第一温度可为230℃至330℃,例如240℃至320℃,例如250℃至320℃。进行步骤s302,提供第二溶液。第二溶液包括选自由xv族元素以及xvi族元素组成的群组中的至少一元素。具体而言,xv族元素或xvi族元素是以阴离子的形式存在于第二溶液中。举例而言,第二溶液中的xv族元素可包括氮、磷以及砷中的至少一者。第二溶液中的xvi族元素可包括氧、硫、硒以及碲中的至少一者。在一些实施例中,可将xv族元素(或其前驱物)或xvi族元素(或其前驱物)与配体,例如是膦化合物、碳烯化合物、烷基胺,混合,以形成第二溶液。在一些实施例中,第二溶液的原料混合的第二温度可为室温,例如20至30℃,例如25℃至30℃。进行步骤s303,混合第一溶液与第二溶液以得到核壳溶液。如此一来,可形成包括量子点的核体及包覆该核体的壳层的核壳溶液。详而言之,在步骤s303中,第一溶液中的阳离子与第二溶液中的阴离子进行反应分别形成核体105与壳层121。壳层121包覆在核体105外围。一些实施例中,对核壳溶液进行热处理。如此一来,可提高混合溶液的温度,以使其回复至第一溶液的温度与第二溶液的温度中较高的一者。在一些实施例中,经热处理后的核壳溶液的温度更可高于第一溶液的温度以及第二溶液的温度。热处理的升温速率的范围为2℃/分钟至10℃/分钟。在一些实施例中,热处理的升温速率的范围可为3℃/分钟至8℃/分钟。在其它实施例中,热处理的升温速率的范围为3.5℃/分钟至7.5℃/分钟。此外,热处理的时间可在1分钟至15分钟的范围中,或在1.5分钟至10分钟的范围中。此热处理步骤可在步骤s303的终止点之前。换言之,可在混合第一溶液与第二溶液的过程中对核壳溶液进行热处理。在其它实施例中,此热处理步骤的起始点亦可在步骤s303的终止点之后。换言之,可在第一溶液与第二溶液混合完成之后才对核壳溶液进行热处理。进行步骤s304,提供锌元素原料溶液。锌元素原料溶液用以提供形成壳层的锌元素。锌元素原料溶液是至少包括锌元素,但亦可包含额外的其它种类xii族元素及/或xiii族元素。一实施例中,锌元素原料溶液具有醋酸锌重量q毫克及剩余物质体积r毫升,q/r=150~400。一实施例中,锌元素原料溶液的剩余物质可包括配体来源例如油酸、十八碳稀等、及/或包括溶剂等。进行步骤s305,提供硫元素原料溶液。硫元素原料溶液用以提供形成壳层的硫元素。硫元素原料溶液是至少包括硫元素,但亦可包含额外的其它种类xv族元素及/或xvi族元素。进行步骤s306,将溶液混合,亦即混合核壳溶液、锌元素原料溶液及硫元素原料溶液。详细来说,将锌元素原料溶液及硫元素原料溶液加入经步骤s303所得的第一溶液及第二溶液混合得到的核壳溶液中。在一些实施例中,锌元素原料溶液中的xii族元素与硫元素原料溶液的xvi族元素分别以阳离子与阴离子形式存在于锌元素原料溶液与硫元素原料溶液中,且反应以生成量子点100的壳层122。如此一来,量子点100由外而内包括壳层122、壳层121以及核体105。核体105与壳层120可分别为单层结构,亦可分别为多层结构。步骤s306中,锌元素原料溶液及硫元素原料溶液的混合顺序并不限定。一实施例中,可同时将锌元素原料溶液及硫元素原料溶液混合至经步骤s303所得的第一溶液及第二溶液混合得到的核壳溶液中。另一实施例中,可交替混合锌元素原料溶液及硫元素原料溶液。例如,先混合锌元素原料溶液,然后再混合硫元素原料溶液。或者,先混合硫元素原料溶液,然后再混合锌元素原料溶液。或者,先混合一锌元素原料溶液与一硫元素原料溶液以形成较内层的壳层之后,再混合另一锌元素原料溶液与另一硫元素原料溶液以形成较外层的壳层,或之后更混合又另一锌元素原料溶液与又另一硫元素原料溶液以形成更外层的壳层、以此类推。不同壳层的性质可依工艺参数而定,可具有相同或不同的性质。锌元素原料溶液及/或硫元素原料溶液中亦可包含配体,从而配体亦能通过步骤s306形成在核体及/或壳层。或者,在步骤s306中,亦可额外混合配体、或含有配体的溶液。在一些实施例中,步骤s306可在第二温度下进行。在一些实施例中,第二温度的范围可为230℃至330℃。在其它实施例中,第二温度的范围可为240℃至320℃,例如是250℃至320℃。在一些实施例中,第二温度可高于第一温度。在形成壳层120的过程中进行加温可使构成壳层120的半导体材料顺利地形成在核体105的表面上,而非散布于溶液中。如此一来,可使量子点100的壳层120较佳地保护核体105,以防止其受到外界的水、氧以及蓝光的破坏。因此,可提高量子点100的可靠度。随后,将步骤s306所得到的混合溶液以极性溶剂,例如是丙酮、乙醇等,沉淀并离心分离且清洗之后可得到本实施例的量子点100。实施例中,量子点100可应用至发光材料。在一些实施例中,以上述的量子点100制造发光材料的方法可包括下列步骤。首先,提供量子点溶液与载体溶液。量子点溶液包含上述形成的量子点100以及用以分散量子点100的溶剂。相似地,载体溶液包含载体以及用以分散载体的溶剂。举例而言,量子点溶液的溶剂与载体溶液的溶剂可分别包括正己烷(n-hexane)。在一些实施例中,量子点溶液中的量子点100的重量百分比为0.1%至5%。载体溶液中的载体的重量百分比为0.5%至10%。在一些实施例中,载体的材料可以选自由有机聚合物、无机聚合物、水溶性聚合物、有机溶剂可溶的聚合物、生物聚合物与合成聚合物所组成的族群中的至少一种。举例而言,载体的材料可为聚硅氧烷(polysiloxane)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚酮(polyketides)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚酯(polyester)、聚酰胺(polyamide)、聚酰亚胺(polyimide)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚烯烃(polyolefins)、聚乙炔(polyacetylene)、聚异戊二烯(isoprene)、聚丁二烯(ploybutadiene)、聚(偏二氟乙烯)(polyvinylidenedifluoride;pvdf)、聚(氯乙烯)(polyvinylchloride;pvc)、乙烯醋酸乙烯酯(ethylenevinylacetate;eva)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate;pet)、聚氨酯(polyurethane)与纤维素聚合物所组成的族群中的至少一种。在一些实施例中,载体的材料也可以是无机介质,例如选自由硅胶(silicagel)、膨润土、玻璃、水玻璃、石英、高岭土、二氧化硅、氧化铝与氧化锌所组成的族群中的至少一种。载体的平均粒径例如是0.1μm至18μm,或是0.3μm至15μm,或是0.5μm至10μm。在一些实施例中,载体的材料具有多孔性。多孔性载体的表面平均孔径为3nm至100nm。在一些实施例中,量子点100为绿光量子点,多孔性载体的表面平均孔径例如是7nm至30nm,或是10nm至28nm,或是10nm至25nm。在其它实施例中,量子点100为红光量子点,多孔性载体的表面平均孔径例如是7nm至40nm,或是7nm至35nm,或是7nm至30nm。此外,量子点100为蓝光量子点时,多孔性载体的表面平均孔径例如是3nm至25nm,或是5nm至22nm,或是7nm至22nm。多孔性载体的比表面积例如是100m2/g至1000m2/g。在一些实施例中,多孔性载体为多孔微米颗粒。多孔微米颗粒可以是二氧化硅颗粒。载体可为亲油性载体。举例而言,多孔微米颗粒可以是亲油性的二氧化硅颗粒。亲油性二氧化硅颗粒是经由下列式(ii)所示的硅烷化合物对于二氧化硅颗粒进行改质而得:rcmsi(ord)4-mm=1~3式(ii);rc表示碳数为3至20的烷基,且rd表示碳数为1至5的烷基。在一些实施例中,rc为辛烷基、壬烷基、或癸烷基。rd例如是(但不限于)甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基。以材质为二氧化硅的多孔性载体为例,其可为颗粒的平均直径是1μm至5μm、表面平均孔径为5nm至30nm、比表面积是500m2/g至900m2/g的多孔性载体;或可为颗粒的平均直径是1μm至5μm、表面平均孔径为10nm至30nm、比表面积是250m2/g至750m2/g的多孔性载体。于一实施例中,载体使用气相二氧化硅(fumedsilica),其可为多个原始粒子(primaryparticles)的聚集体(aggregate),所述多个原始粒子实际上是合并在一起并且不能被分离。即,载体可具有不规则形状,所述的不规则形状是表示载体在二维平面上测得的轮廓外观为非周期性重复出现的形状,而此处所谓非周期性重复出现的形状是指并非是现有的几何形状重复出现排列的形状,而且可以明显地分辨出单一个几何形状。所述的不规则形状较佳是在二维平面上测得的轮廓外观为非选自于由圆形、椭圆形、长方形、正方形、菱形、三角形和梯形所组成的群组,单独出现或重复排列的形状。于另一实施例中,同样可透过上述式(ii)所示的硅烷化合物对气相二氧化硅进行改质,以使其呈亲油性。然后,混合量子点溶液与载体溶液。在此步骤中,量子点溶液中的量子点100可附着在载体溶液中的载体上。在一些实施例中,载体的比表面积大,表面吸附力强,有利于使量子点100均匀且稳定地附着在载体上。随后,可静置包括量子点100与载体的溶液,再进行离心与过滤以得到附着有量子点100的载体。接着,混合包括量子点100与载体的溶液以及包括封装材料的溶液。在此步骤中,封装材料可包覆在附着有量子点100的载体的表面,以形成封装层。在一些实施例中,封装层的厚度可为0.1nm至20nm。封装材料可以选自由有机聚合物、无机聚合物、水溶性聚合物、有机溶剂可溶的聚合物、生物聚合物和合成聚合物所组成的族群中的至少一种。举例而言,封装材料可为聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酮、聚醚醚酮、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯酰胺、聚烯烃、聚乙炔、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚(偏二氟乙烯)、聚(氯乙烯)、乙烯醋酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚氨酯和纤维素聚合物所组成的族群中的至少一种。在一些实施例中,封装材料也可以是无机介质,例如选自由硅胶、膨润土、玻璃、石英、高岭土、二氧化硅、氧化铝和氧化锌所组成的族群中的至少一种。在一些实施例中,封装层与载体可由相同的材料构成。在其它实施例中,封装层与载体亦可由不同的材料构成。随后,可对包括载体、量子点100与封装层的溶液进行离心分离,以得到发光材料。换言之,发光材料可包括载体、量子点100以及封装层。量子点100附着在载体的表面上,且封装层包覆量子点100与载体。在一些实施例中,量子点100在发光材料中所占的重量百分比可为0.1%至20%。在其它实施例中,量子点100在发光材料中所占的重量百分比也可为0.2%至15%,或者是0.3%至10%。量子点100在发光材料中所占的重量百分比低于0.1%时,量子点100在发光材料中的浓度偏低,使得发光材料整体的发光效率不佳。量子点100在发光材料中的重量百分比高于20%时,量子点100容易产生自吸收,使得发光材料整体的发光效率降低且使得发出的光产生红位移。举例而言,上述的重量百分比可由感应耦合电浆(icp)光谱分析法得到。在一些实施例中,发光材料可应用于发光元件的封装材料内。举例而言,发光元件的封装材料可包括环氧树脂、聚硅氧烷树脂、丙烯酸酯树脂或玻璃等。在发光装置中,封装材料包覆光源(例如是led、激光源、弧光灯以及黑体光源),使光源所产生的主要光可激发封装材料内的量子点100,以使其产生次要光。主要光的波段可与次要光的波段不同。换言之,主要光的颜色可与次要光的颜色不同。此外,可根据主要光的颜色与次要光的颜色的适当混合来满足整个发光装置所发出的光的强度及波长。须注意的是,发光装置所发出的光可仅为量子点100所发出的光(亦即,次要光),或由光源发出的光与量子点100所发出的光的混合(亦即,主要光与次要光的混合)。在一些实施例中,发光材料内可包括一或多种不同颜色的量子点100。本实施例的发光材料可应用于发光二极管(led)的封装材料内。所使用的封装材料例如但不局限于是环氧树脂、聚硅氧烷树脂、丙烯酸酯树脂、玻璃。此种发光二极管(led)可以是做为背光单元或其它发光装置的发光元件,也可以是应用于由多个发光二极管阵列排列做为量子点100发光二极管(qled)显示装置,也就是每个发光二极管就是一个像素。图4绘示一实施例中发光装置的剖面图。发光装置包含一发光单元21、一荧光层22及一封装层23。其中,所述发光单元21包括一可导电且具有一凹型承载面212的基座211、一设置于所述凹型承载面212且与所述基座211电连接的发光元件213、一与所述发光元件213电连接的连接线214、一与连接线214电连接的导线215;其中,所述基座211与所述导线215可配合自外界提供电能至所述发光元件213,所述发光元件213可将电能转换成光能向外发出。本实施例是将一市售发光波长455nm,ingan的发光元件213(制造商:晶元光电)以导电银胶(型号:bq6886,制造商:uninwell)黏合在所述基座211的凹型承载面212上,接着自所述发光元件213顶面延伸出与所述发光元件213电连接的所述连接线214及所述导线215。所述荧光层22包覆所述发光元件213。所述荧光层22中所含的发光材料100在受到所述发光元件213所发出的光的激发后,会转换发出异于激发光波长的光,于本实施例中,所述荧光层22是将含有发光材料100的聚硅氧烷树脂涂布在所述发光元件213外表面,并经干燥硬化后而形成。本发明的发光材料可采用不同颜色与材料组合的量子点100与荧光体。当使用越多种不同成分的量子点100与荧光体,亦即使用越多种不同发光波长的量子点100与荧光体时,发光装置的放射光谱越宽,甚至能达到全谱(fullspectrum)的需求。因此,使用本发明的发光材料能提高显示装置的色域,也能有效提升显示装置色纯度与色彩真实性,也可大幅提升ntsc。实施例中,显示装置的ntsc亦可通过发光二极管元件配置在发光二极管芯片上的荧光体调整ntsc,在符合ntsc100%的情况下,达到降低生产成本的功效。本发明的发光元件可以应用于各种显示装置。做为显示装置,可列举出电视机572(也称为电视或电视接收机)(如图5所示),但不限于此,亦可应用至数码相机、数码摄影机、数码相框、移动电话机、笔记型计算机、移动计算机、计算机屏幕、可携式游戏机、可携式信息终端、随身听、游戏机、车用显示器及穿戴式装置(例如智能表或虚拟实境眼镜)等等。应了解,本发明的发光材料并不局限用于发光二极管(led)的封装材料,也可用于光学膜材、光学板材、透明管件、光学部件、背光单元、发光装置、颜色转换材料、光学材料、油墨、标签剂等。以下举出实施例与比较例来验证本发明的功效,但本发明并不局限于以下的内容。实施例1首先,提供第一溶液。将36毫克的氧化镉、615毫克的醋酸锌以及14毫升的油酸添加至三颈烧瓶中。接着,将30毫升的十八碳烯加入上述的三颈烧瓶中,以形成第一溶液。且在120℃下于真空加热第一溶液。之后,以氮气填充三颈烧瓶并使第一溶液温度提高至310℃。提供第二溶液,并混合第二溶液与加热后的第一溶液以得到核壳溶液,且对核壳溶液再进行热处理。将含有4.2毫升、0.003莫耳的三辛基硒化膦(top-se)以及135毫克硫的第二溶液注入至上述的三颈烧瓶中,并在310℃下持温反应。之后,于核壳溶液的外围分段并交替添加锌元素原料溶液及硫元素原料溶液以在核壳溶液中的量子点上包覆厚壳层。提供第三溶液与第四溶液并混合至核壳溶液中,以形成混合溶液,并对此混合溶液进行热处理。,第三溶液为锌元素原料溶液,包括976毫克的醋酸锌、3.5毫升的油酸以及2.2毫升的十八碳烯,于第三溶液中,醋酸锌重量/剩余物质体积(q/r)为976/(3.5+2.2)=171.2;第四溶液为硫元素原料溶液,包括2.4毫升、0.004莫耳的三辛基硫化膦(top-s)。将第三溶液与第四溶液依序注入至上述的三颈烧瓶中并在310℃下持温反应。提供第五溶液、第六溶液与第七溶液并依第五溶液、第六溶液、第七溶液的顺序加入上述的混合溶液中。第五溶液为锌元素原料溶液,包括6300毫克的醋酸锌、12.8毫升的油酸以及8毫升的十八碳烯,于第五溶液中,醋酸锌重量/剩余物质体积(q/r)为6300/(12.8+8)=302.9。第六溶液为硫元素原料溶液,包括618毫克的硫与10毫升的三辛基膦。第七溶液包括4毫升的正十二烷基硫醇(ddt)与20毫升的十八碳烯。依序注入至上述的三颈烧瓶中并在310℃下持温反应。再次提供锌元素原料溶液及硫元素原料溶液。第八溶液为锌元素原料溶液,包括734毫克的醋酸锌。第九溶液为硫元素原料溶液,包括4毫升、0.004莫耳的三辛基硫化膦(top-s)。依序将第八溶液与第九溶液注入至上述的三颈烧瓶中并在310℃下持温反应。之后,搅拌至产生黄绿色悬浮液,再使其冷却并用300毫升的乙醇进行沉淀析出。沉淀析出物经离心分离之后的产物即为绿色量子点。绿色量子点所发出的光的峰值为525nm,半高宽为22nm。使用高分辨率穿透式电子显微镜(s/tem,feitecnaiosiris(scanning)transmissionelectronmicroscope)所拍摄的量子点影像如图6a所示,且经s/tem分析量子点组成、粒径及壳层厚度,可得量子点中各元素分别含量为锌元素61.79wt%(53.44at%)、硫元素19.06wt%(33.60at%)、镉元素3.54wt%(1.78at%)与硒元素15.61wt%(11.18at%);粒径20nm、壳层厚度3.64nm。将量子点与正己烷混合,以形成量子点溶液。量子点在量子点溶液中所占的重量百分比为1%。此外,将气相二氧化硅(fumedsilica)粉末与正己烷进行混合,以配制载体溶液。此外,气相二氧化硅经改质以具有亲油性。在载体溶液中,气相二氧化硅所占的重量百分比为5%。将0.05克的量子点溶液与5克的载体溶液混合,并静置10分钟。接着,对包括量子点与载体的溶液进行离心过滤,以得到附着有量子点的气相二氧化硅,亦即附着有量子点的载体。随后,将附着有量子点的载体加入250克的乙醇中并均匀分散。提供包括封装材料的溶液,其包括0.5克四乙氧基硅烷(teos)以及2.5克且重量百分比为29%的氨水(nh4oh)。将包括封装材料的溶液加入包括附着有量子点的载体的乙醇溶液中,并在常温下搅拌4小时,以在附着有量子点的载体的表面形成封装层。包括载体、量子点以及封装层的溶液的ph値在10至11的范围中。接着,对包括载体、量子点以及封装层的溶液进行离心分离,接着以纯水清洗3次再干燥,以得到微米级发光材料。实施例2实施例2的量子点的制造方法与实施例1的量子点的制造方法相似。两者的差异仅在于实施例2的第五溶液包括12600毫克的醋酸锌、25.6毫升的油酸以及8毫升的十八碳烯,此时醋酸锌重量/剩余物质体积(q/r)为12600/(25.6+8)=375。使用s/tem所拍摄的量子点影像如图6b所示,且经s/tem分析量子点组成、粒径及壳层厚度,可得量子点中各元素分别含量为锌元素67.79wt%(56.81at%)、硫元素20.99wt%(35.87at%)、镉元素2.23wt%(1.08at%)与硒元素8.99wt%(6.24at%);粒径22nm、壳层厚度6.25nm。比较例1比较例的量子点的制造方法与实施例1的量子点的制造方法相似。两者的差异仅在于比较例的第五溶液包括1050毫克的醋酸锌、2.13毫升的油酸以及8毫升的十八碳烯,此时醋酸锌重量/剩余物质体积(q/r)为1050/(2.13+8)=103.7。使用s/tem所拍摄的量子点影像如图6c所示,且经s/tem分析量子点组成、粒径及壳层厚度,可得量子点中各元素分别含量为锌元素60.53wt%(50.14at%)、硫元素23.31wt%(39.38at%)、镉元素2.98wt%(1.44at%)与硒元素13.18wt%(9.04at%);粒径16nm、壳层厚度1.22nm。性质分析表1列示实施例1、实施例2及比较例1的量子点性质,包括量子点的粒径、壳层厚度、量子点的镉(cd)元素、硒(se)元素、锌(zn)元素与硫(s)元素的含量比例,皆是经由高分辨率扫描穿透式电子显微镜s/tem(feitecnaiosiris(scanning)transmissionelectronmicroscope,200kv)分析测得:量子点粒径使用s/tem的线分析(linescan)来量测量子点粒径,挑选经s/tem初步量测取得影像中的单一粒子位置,使用线分析来取得该粒子中各元素(cd、se、zn、s)分布信息,并经由元素分布信息(分布曲线)计算该粒子粒径。壳层厚度使用s/tem的线分析(linescan)来量测量子点壳层的厚度,挑选经s/tem初步量测取得影像中的单一粒子位置,使用线分析来取得该粒子中各元素(cd、se、zn、s)分布信息,并经由元素分布信息(分布曲线)中zn与se分布位置的差异计算该粒子壳层的厚度。cd、se、zn、s元素含量比例依样使用s/tem的eds(energy-dispersivex-rayspectroscopy能量分散分析光谱)来量测,挑选经s/tem初步量测取得影像中的单一粒子位置,使用eds分析来取得该粒子中各元素(cd、se、zn、s)比例,前述比例是指以cd、se、zn、s的原子百分比总量为100at%计算,量子点中各元素原子百分比含量。表1也列示实施例1、实施例2及比较例1的微米级发光材料的信赖性测试结果,测试方法是将微米级发光材料与led封装用的silicone胶混合,并使用所得的胶体来封装型号为pkg5630的led元件,于silicone胶完成固化后,量测其初始辉度。然后,将前述完成初始辉度量测的qdled封装体点亮并置入于温度85℃且湿度85%的环境中168小时进行信赖度(ra)实验,之后再量测其ra实验后辉度值。表1中,△表示ra实验后辉度值为初始辉度的30~60%;○表示ra实验后辉度值为初始辉度的60~80%;◎表示ra实验后辉度值为初始辉度的>80%。表1比较例1实施例1实施例2壳层的厚度(nm)1.223.646.25量子点的粒径(nm)162022锌(zn)元素含量(at%)50.1453.4456.81硫(s)元素含量(at%)39.3833.635.87镉(cd)元素含量(at%)1.441.781.08硒(se)元素含量(at%)9.0411.186.24zn/s比值1.271.591.58cd/se比值0.160.160.17信赖性△◎○由表1中量子点粒径与壳层厚度等数值可知,通过调整第五溶液中醋酸锌与油酸的添加量,可使实施例1~2与比较例1具不同的壳层厚度。由图6a及图6b,使用s/tem分别取得的实施例1~2与比较例1的量子点粒子影像图可知实施例1~2的量子点由于具有较厚的壳层,其壳层外围具凝集游离在溶液中的壳层粒子而成二次粒子结构,呈现不规则熔岩石构造、或是不规则絮状结构。反之,由比较例1的s/tem影像图可知比较例1的量子点粒子外围因不具有二次粒子,所以较为平滑。可以理解的是,当壳层厚度提升,外层的壳层欲再堆栈时,壳层粒子倾向先形成一次粒子121q之后再集合而形成的二次粒子121q,因此,使实施例1~2的量子点外围呈现各边长度不一致的立体不规则多边形,如熔岩石构造、或是絮状结构的样貌。表1列示的结果可知,实施例1及实施例2的微米级发光材料具有较佳的信赖性,由此可验证,通过使提升量子点中壳层厚度,例如是使锌元素的含量范围为51at%~64at%,硫元素的含量范围为32at%~38at%或是使壳层厚度范围为2nm~8nm,可提升量子点的信赖性并进一步使具有该量子点的微米级发光材料具有较佳的信赖性。综上所述,虽然本发明已以实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明。当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。当前第1页12
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