[發明專利]一種增強納米晶體發光性能的封裝結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202211613319.2
• 申請日: 2022-12-15
• 公開（公告）號: CN115942780A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 吳之海;夏軍;張易晨
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H10K50/852
• 分類號: H10K50/852;H10K50/115;H10K50/84;H10K50/844;H10K71/00;H10K77/10;H10K71/20;H10K71/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明提供一種增強納米晶體發光性能的封裝結構及其制備方法，包括由里到外依次設置的發光層，諧振腔和封裝層，所述最里層發光層是納米晶體，中間層諧振腔是由若干個相互獨立的金屬氧化物空腔構成，最外層封裝層是透明高分子聚合物。以納米球為輔助化學模板加工納米諧振腔是一種靈活、低成本和大規模的制備方法。特殊的結構和周期模式賦予材料獨特的光?物質相互作用。通過利用諧振腔設計的靈活性來匹配不同波段中納米晶的發射峰，基于Purcell效應，本征光致發光強度顯著增強。高分子聚合物封裝也有效地提高了納米晶的穩定性。

技術領域

本發明涉及光電子材料制備領域，尤其涉及一種增強納米晶體發光性能的封裝結構及其制備方法。

背景技術

顯示技術深刻改變了人們的生活方式，被廣泛認為是現代社會不可或缺的一部分(Nat.Mater.2015,14,454；Light?Sci.Appl.2018,7,17168)。目前，市場上的主流顯示技術主要基于液晶顯示器(LCD)和有機發光二極管(OLED)顯示器。盡管LCD在壽命、成本、分辨率密度和峰值亮度方面與OLED顯示器相比處于領先地位，但隨著對更真實、低能耗圖像呈現的需求也急劇增長，寬色域和出色色彩再現的性能也受到了考驗(Adv.Mater.2010,22,3076)。目前，傳統的商業顯示器背光通常依賴藍光LED和Ce:YAG黃色熒光粉，它們產生的黃色光譜太寬，無法轉換為高度飽和的RGB原色(Prog.Mater.Sci.2016,84,59)。或者，組合使用綠色β-Sialon:Eu²⁺和紅色K₂SiF₆:Mn⁴⁺(KSF)磷光體，盡管紅色和綠色發射光譜很好地分離，但綠色光譜相當寬，紅色光譜不夠深(Appl.Phys.Express?2009,2,022401；Opt.Express?2015,23,28707)。

與傳統的量子點材料如CdSe和InP相比，全無機鈣鈦礦納米晶(PeNCs)(CsPbX₃(X＝Cl、Br或I))由于其優異的光學性能(如顯色純度和可調帶隙)、易于合成和高缺陷容限，被認為是下一代背光顯示器最有希望的候選材料之一(Chem.Eng.J.2022,433,133195；ACSEnergy?Lett.2021,6,519；Adv.Funct.Mater.2022,32,2113010)。但PeNC薄膜發光效率低仍是其商業化過程中亟待解決的問題(Chem.Eng.J.2020,393,124767；Nano?Lett.2018,18,1185)。雖然納米圖案化薄膜可以改善其發光效率，但工藝的實現不可避免地依賴于電子束光刻(EBL)和聚焦離子束(FIB)等技術，面臨著制造面積、成本和加工復雜性方面的障礙(Adv.Opt.Mater.2021,9,2001474)。此外，PeNC薄膜的不穩定性也是實際應用的瓶頸(Soc.Rev.2019,48,310；Adv.Mater.2019,31,1804294)。當PeNC長時間暴露在外部環境中時，濕度、光、溫度和氧氣等各種因素都會導致納米晶的降解和嚴重的光致發光(PL)猝滅(Adv.Funct.Mater.2021,31,2008211)。

發明內容

技術問題：有鑒于此，本發明的目的是提供一種增強納米晶體發光性能的封裝結構及其制備方法。特定的結構和周期圖案賦予材料獨特的光-物質相互作用，對提高器件的光電性能具有重要影響。值得一提的是，納米諧振腔制造工藝避免了復雜、耗時和昂貴的工藝流程，為實驗室以外的進一步商業化奠定了基礎。

技術方案：本發明的一種增強納米晶體發光性能的封裝結構包括由里到外依次設置的發光層，諧振腔和封裝層，所述最里層的發光層是納米晶體，中間層的諧振腔是由若干個相互獨立的金屬氧化物空腔構成，最外層的封裝層是透明高分子聚合物，當納米晶體的發射波長與諧振腔匹配時形成共振，耦合系統的發光顯著增強，高分子聚合物起到保護和穩定納米晶體的作用。

其中，

所述諧振腔的形狀為半球形、錐形、倒金字塔形、多邊體狀或桶狀。