一種全無機量子點背光LED的制備方法與流程

本發明屬于量子點光致發光器件領域，涉及一種全無機量子點背光led的制備方法。

背景技術：

發光二極管(led)在顯示、照明及背光源等領域應用廣泛，因其優異的發光效率和器件性能已逐漸取代傳統的熒光燈成為新一代的光源。有機發光二極管(oled)與量子點發光二極管(qled)被認為是未來led發展的兩大主要方向。獨特量子效應賦予半導體量子點材料發光波長可調，發射光譜峰半高寬窄，量子效率高及等特點，在發光二極管，顯示，太陽能電池等領域具有良好應用前景。從1994年首次量子點發光二極管報道到現在，大部分量子點發光二極管的發光層均采用鎘基量子點，其制備過程相對繁瑣，穩定性亟待提高。全無機鈣鈦礦量子點作為一種新型發光材料，其熒光性質可通過其尺寸、形狀、結構和摻雜來進行調節，具有穩定性高、成本低、光吸收系數高、載流子擴散長度大，光譜可調，用量少和發射光譜寬等優點，可以彌補傳統量子點的發光缺點。不僅如此，全無機鈣鈦礦量子點可制成熒光墨水，可進一步采用刮涂、roll-to-roll等產業化技術制備大面積薄膜，組裝薄膜質量良好，在大批量生產方面有很大的潛能，能夠大大降低成本。鑒于其優異的光學和光電子性能，全無機鈣鈦礦量子點在國內外備受關注，近年來掀起了一陣研究的熱潮。

然而目前，實現全無機鈣鈦礦材料產業化遇到兩個重要的瓶頸，一個是缺乏簡單的工藝制備高質量的全無機鈣鈦礦材料，另一個是如何解決全無機鈣鈦礦材料穩定性差的問題。

因此，需要一種全無機量子點背光led的制備方法以解決上述問題。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的缺陷，提供一種全無機量子點背光led的制備方法。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種全無機量子點背光led的制備方法，包括以下步驟：

1)、制備反應溶劑和前驅體溶液，所述反應溶劑包括以下體積分數的組份:5-100份甲苯、1份長烷鏈有機胺、1份長烷鏈有機酸和0.025-2份烷氧基硅烷；所述前驅體溶液包括摩爾比為0.1-1.1:1的bx2和ax，所述bx2和ax完全溶解在有機溶劑中，其中，x為cl、br或i,a為cs或rb，b為pb、sn或mn,bx2的濃度為0.05-0.4mol/l，ax的濃度為0.05-0.4mol/l；

2)、將步驟1)得到的所述前驅體溶液注入所述反應溶劑中，持續攪拌反應1h-48h,其中，所述前驅體溶液與反應溶劑的體積比為1:40-100；

3)、離心收集步驟2)沉淀物，所述沉淀物經過干燥后得到表面包裹sio2的a4bx6粉末，其中，x為cl、br或i,a為cs或rb，b為pb、sn或mn；

4)、將步驟3)得到的表面包裹sio2的a4bx6粉末與有機粘結劑混合并研磨使其分散均勻，得到發光墨水；

5)、將步驟4)得到的發光墨水鋪展在藍光芯片上經過固化后得到全無機量子點背光led。

更進一步的，步驟1)中所述有機溶劑為二甲基亞砜或n,n-二甲基甲酰胺。

更進一步的，步驟3)中所述沉淀物利用真空干燥方法進行干燥。

更進一步的，步驟1)中所述長烷鏈有機胺為丁胺、正辛胺、十二胺、十八胺或油胺。

更進一步的，步驟1)中所述長烷鏈有機酸為辛酸、十二酸或油酸。

更進一步的，步驟1)中所述烷氧基硅烷為三乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷。

更進一步的，步驟2)中反應時間為12h。反應時間對于復合材料的合成影響最大，反應時間太短則反應不徹底，部分鈣鈦礦納米晶未包裹上二氧化硅保護層，而隨著反應時間的增加，納米晶的顆粒尺寸也會增加,而出于成本和效率方面的考慮，將反應時間設置為12h最為合適。

更進一步的，步驟3)中離心收集步驟2)沉淀物中，離心速度為5000±100r/min,離心時間為10±1min。

更進一步的，步驟1)中所述反應溶劑包括以下體積分數的組份:20份甲苯、1份長烷鏈有機胺、1份長烷鏈有機酸和0.2份烷氧基硅烷。此種情況下，得到的反應溶劑反應效果較好，制備得到的無機鈣鈦礦量子點穩定性較高。

更進一步的，步驟1)中所述前驅體溶液包括摩爾比為1:1的bx2和ax。采用摩爾比為1:1的bx2和ax，并將bx2和ax完全溶解在有機溶劑中，得到的前驅體溶液反應效果更好，制備得到的無機鈣鈦礦量子點穩定性較高。

更進一步的，所述有機粘結劑為聚二甲基硅氧烷、紫外固化膠、ab膠或ps膠。

更進一步的，步驟5)中所述發光墨水以溶液工藝鋪展在藍光芯片上。采用成本低廉的溶液工藝組裝，可以大大降低生產成本。

更進一步的，所述溶液工藝包括依序進行的滴涂、旋涂、噴墨打印和刮涂步驟。

更進一步的，步驟5)中固化后得到全無機量子點背光led中所述固化為加熱固化或紫外光照射固化。

有益效果：本發明的全無機量子點背光led的制備方法制備得到的量子點背光led采用無機鈣鈦礦量子點，材料新穎，性能優異；量子點背光led采用全無機的器件結構，其發光材料通過室溫析晶合成并表面包裹sio2，有助于大大提高器件穩定性。

說明書附圖

圖1為本發明實施例1制備的背光led及其發光光譜。

圖2為本發明實施例1、實施例2、實施例3對應的發光墨水光譜，從左到右依次為使用pdms膠、uv膠、ps膠的峰位。

圖3為本發明實施例1、實施例4、實施例5對應的背光led發光光譜，從左到右依次為cs4pbcl6/sio2、cs4pbbr6/sio2和cs4pbi6/sio2的峰位

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明作具體的介紹。

實施例1

本實例所述的超穩cs4pbx6/sio2鈣鈦礦材料的全無機量子點背光led，以pdms膠為例，具體步驟如下：

1)在100ml單口燒瓶中加入20ml的甲苯，1ml油酸,1ml油胺，200μl的三乙氧基硅烷(aptes)，在室溫空氣中攪拌，攪拌速度為800r/min，得到反應溶劑。并將金屬鹵化鹽pbbr2和csbr按摩爾比1:1溶解在dmso中，超聲至完全溶解配成鈣鈦礦前驅體溶液。

2)取1ml前驅體溶液快速注入到混合溶液中，持續攪拌反應12h，反應結束后通過離心提純沉淀并真空干燥得到表面包裹有sio2的cs4pbbr6粉末。

3)將得到的表面包裹有sio2的cs4pbbr6粉末與pdms膠混合，研磨使其充分混合均勻，制成“發光墨水”；

4)將“發光墨水”滴涂在藍光芯片上；

5)在100℃加熱10min使“發光墨水”固化在芯片上，得到表面包裹有sio2的cs4pbx6背光led。

實施例2

與實施例1類似，區別在于，將實施例1的步驟3)中pdms膠改成uv膠，其他條件保持一致。

實施例3

與實施例1類似，區別在于，將實施例1的步驟3)中pdms膠改成ps膠，其他條件保持一致。

實施例4

與實施例1類似，區別在于，將實施例1的步驟1)中摩爾比為1:1的pbbr2和csbr改為摩爾比為1:1的pbcl2和cscl，其他條件保持一致。

實施例5

與實施例1類似，區別在于，將實施例1的步驟1)中摩爾比為1:1的pbbr2和csbr改為摩爾比為1:1的pbi2和csi，其他條件保持一致。

實施例6：

將步驟1中摩爾比為1:1的pbbr2和csbr改為摩爾比為0.1:1的pbbr2和csbr，其他步驟均與實施例1相同。

實施例7：

將步驟1中摩爾比為1:1的pbbr2和csbr改為摩爾比為1.1:1的pbbr2和csbr，其他步驟均與實施例1相同。

實施例8：

將步驟1中20ml的甲苯、1ml油酸、1ml油胺和200μl的三乙氧基硅烷(aptes)修改為5ml的甲苯、1ml油酸、1ml油胺和50μl的三乙氧基硅烷(aptes)，將步驟其他步驟均與實施例1相同。

實施例9：

將步驟1中20ml的甲苯、1ml油酸、1ml油胺和200μl的三乙氧基硅烷(aptes)修改為100ml的甲苯、1ml油酸、1ml油胺和1ml的三乙氧基硅烷(aptes)，其他步驟均與實施例1相同。

實施例10：

將步驟2中的反應時間改為1h，其他步驟均與實施例1相同。

實施例11：

將步驟2中的反應時間改為48h，其他步驟均與實施例1相同。

表面包裹sio2的cs4pbbr6粉末與有機粘結劑兼容性良好，性質穩定，可以與藍光芯片組裝成高質量的背光led，這種基于表面包裹sio2的cs4pbx6鈣鈦礦材料的全無機量子點背光led發光峰窄，發光純凈均勻且發光強度大，如圖一。由圖2可見，使用pdms膠、uv膠、ps膠等不同有機粘結膠混合提純對材料本身幾乎無影響。同時可以通過調節鹵素同時獲得不同發光的鈣鈦礦材料，采用pbbr2和csbr前驅體能獲得綠色發光材料，采用pbcl2和cscl前驅體能獲得藍色發光材料，采用pbi2和csi前驅體能獲得紅色發光材料，圖3為不同顏色材料的pl光譜。