半导体发光材料芯片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体发光材料芯片，所述芯片微观结构及制备工艺完全不同于现有芯片技术，所述芯片为在有机或无机基材之上涂覆有厚度为0.1mm左右的薄膜，所述薄膜由微纳光晶体与辅料混合物以(3～7):7的比例合成，所述辅料混合物是由光学级透明胶水、气相二氧化硅和二氧化钛按照200：10:1的比例合成。所述芯片既具备现有纳米发光材料芯片光谱纯净可调，又具备现有微米发光材料芯片高可靠性的优点，但其制备及使用成本相对较低，具有广阔的开发和推广空间。广空间。广空间。

【技术实现步骤摘要】
半导体发光材料芯片及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体芯片
，特别是一种采用新型半导体发光材料制成的芯片。

技术介绍

[0002]当前III
‑
V族半导体光电材料被称为第三代半导体材料，其中GaN系发光二极管由于可以通过控制材料的组成可以制作出各色光，尤其是需要高能隙的蓝光或紫光，是业界研究的重点和行业发展的主要方向，该种发光二极管(LED)所用发光芯片主要利用MOCVD技术生长氮化物半导体材料，由于没有与GaN晶格匹配的衬底材料，其所制备的半导体材料在质量上难以保证高的光学性能，在成本上也居高不下，所以，在显示、照明
，业界逐渐转向开发一种不同于上述第三代半导体材料的新型发光材料，以期在提高发光芯片光学性能的同时也可以降低生产及使用成本。
[0003]在上述新型发光材料中，纳米半导体发光材料是被首要推荐的，其主要指量子点，包括镉系量子点、磷化铟系量子点和钙钛矿系量子点等，其材料颗粒粒径在2～15nm之间，光谱可调(480nm～635nm)，半波宽
‑
FWHM小于25nm，发展及应用前景比较广阔，但由于纳米半导体发光材料对水氧(水分子和氧气分子)很敏感，可靠性差，且应用时需要附加昂贵的辅助材料，一直是其扩大推广应用的重大障碍。另外，其他发光材料还有例如各种应用在显示、照明灯领域的荧光粉类(主要包括各种荧光粉，YAG粉，新红粉
‑
KSF，绿粉
‑
贝塔塞隆(β
‑
Sialon)等)微米发光材料和有机发光材料，荧光粉材料颗粒粒径在15微米左右，其每种化合物均对应一定峰值的光谱，半波宽
‑
FWHM在40～60nm之间，其虽对水氧不敏感，可靠性高，但发光特性单一，光谱不可调。
[0004]现有技术中上述新型发光材料所存在的缺陷一直是显示、照明领域产品性能和质量继续改善或提高的巨大障碍，由于上述现有发光材料本身固有的特性，在原有发光材料基础上进行改善或提高的困难是很大的，如果能开发出一种不具有上述现有发光材料本身固有缺陷而同时又具备其优点的新型发光材料，并采用该种发光材料制备发光芯片，将会对本领域的技术发展及应用是一个巨大地推进。

技术实现思路

[0005]本专利技术开创性地提供一种半导体发光材料芯片，该种芯片基于一种新型发光材料，其微观结构及制备工艺完全不同于现有芯片技术，所述芯片为在有机或无机基材之上涂覆有厚度为0.1mm左右的发光材料薄膜，所述薄膜由微纳光晶体与辅料混合物以(3～7):7的比例合成，所述辅料混合物是由光学级透明胶水、气相二氧化硅和二氧化钛按照200：10:1的比例合成，所述基材可为UTG玻璃，其厚度为0.03～0.1mm。
[0006]所述微纳光晶体材料颗粒粒径在0.1微米～15微米之间，光谱可调(480nm～635nm)，半波宽
‑
FWHM小于25nm，其既具备现有纳米发光材料光谱纯净可调，又具备现有微米发光材料高可靠性的优点。所述微纳光晶体是指通过物理和化学方法把纳米发光材料
(量子点)镶嵌在隔水氧且透明的粒径范围处于0.1微米～15微米保护球体中的一种高可靠性的发光材料，所述隔水氧透明球体是由聚乙烯醇、抗氧剂、光稳定剂、己内酰胺、气相二氧化硅等有机和无机化合物按一定比例生成。
[0007]由于微纳光晶体材料发光内核仍是基于纳米发光材料(不限于镉系量子点、磷化铟系量子点及钙钛矿量子点等)，所以其光学特性与现有纳米发光材料是基本相同的，即其光谱纯净，半波宽(FWHM)小于25nm，光谱在480nm～635nm之间可根据需要进行自由调节；又由于微纳光晶材料粒径范围与量子点不同，处于0.1微米至15微米之间，且其采用不同原料通过不同工艺对量子点外围包覆透明小球进行制备，使该种材料具备了微米发光材料高可靠性的优点，同时也无需现有纳米材料制备和使用过程中所必需的昂贵辅助材料，使性能更好的发光材料的制备使用成本大幅降低。
[0008]微纳光晶体的制备原料包括：聚乙烯醇(PVA，分子式
‑
[C2H4O]n)、抗氧剂、光稳定剂、己内酰胺、气相二氧化硅等，其中，抗氧剂包括二甲苯基二丁基苯并呋喃酮(分子式
‑
C24H30O2)、三亚磷酸酯(分子式
‑
C42H63O3P)、四季戊四醇酯(分子式
‑
C73H108O12)、1,3,5
‑
三甲基
‑
2,4,6
‑
苯(分子式
‑
C54H78O3)等，光稳定剂包括丁二酸与4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基
‑1‑
哌啶醇的聚合物(分子式
‑
C15n+1H25n+4O4n+1n)，己内酰胺的化学式为C6H11NO。
[0009]微纳光晶体的制备步骤如下：
[0010]步骤一：A溶液制备，按照PVA：水：己内酰胺＝5：5：1的配置比例将上述原料通过混胶机在2000转/分钟混合3～5分钟，然后在温度为150℃条件下溶涨成粘稠液体，再通过混胶机在2000转/分钟混合3～5分钟，形成A溶液备用；
[0011]步骤二：B混合物制备，按照二甲苯基二丁基苯并呋喃酮(分子式
‑
C24H30O2)：三亚磷酸酯(分子式
‑
C42H63O3P)：四季戊四醇酯(分子式
‑
C73H108O12):1,3,5
‑
三甲基
‑
2,4,6
‑
苯(分子式
‑
C54H78O3):丁二酸与4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基
‑1‑
哌啶醇的聚合物(分子式
‑
C15n+1H25n+4O4n+1n)：气相二氧化硅＝5：3：2:1:2：1的配置比例将上述原料通过混胶机在1500转/分钟混合3分钟，形成B混合物备用；
[0012]步骤三：C纳米发光材料混合物制备，把纳米发光材料溶液通过提纯再溶解，重新制成浓度为50OD～100OD/克(50毫克～100毫克/克)的溶剂为甲苯或正己烷的所需溶液，备用；
[0013]步骤四：D混合物的制备，将步骤一、步骤二制备的A溶液和B混合物按照A：B＝200：1的比例进行配置，通过混胶机在2000转/分钟混合5～8分钟，形成D混合物，备用；
[0014]步骤五：E混合物制备，将步骤三、步骤四制备的C纳米发光材料混合物和D混合物按照C：D＝(1～2)：1的比例进行配置，通过混胶机在2000转/分钟～2500转/分钟混合5～8分钟，形成E混合物；
[0015]步骤六：制备微纳光晶体粗胚(F混合物)，该步骤分以下几步：
[0016]a)把上述E混合物放置在真空高温烤箱内，温度设定在85度，抽真空直至真空度达到
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体发光材料芯片，其特征在于，所述芯片为在有机或无机基材之上涂覆有厚度为0.1mm左右的发光材料薄膜，所述薄膜由微纳光晶体与辅料混合物以(3～7):7的比例合成，所述辅料混合物是由光学级透明胶水、气相二氧化硅和二氧化钛按照200：10：1的比例合成。2.如权利要求1所述的半导体发光材料芯片，其特征在于，所述基材为玻璃，其厚度为0.03～0.1mm。3.如权利要求1所述的半导体发光材料芯片，其特征在于，所述微纳光晶体是通过物理和化学方法把纳米发光材料颗粒镶嵌在隔水氧且透明的粒径范围处于0.1微米～15微米保护球体中而形成的一种半导体发光材料。4.如权利要求3所述的半导体发光材料芯片，其特征在于，所述保护球体是由聚乙烯醇、抗氧剂、光稳定剂、己内酰胺及气相二氧化硅等有机和无机化合物按如下比例生成，聚乙烯醇：抗氧剂：光稳定剂：己内酰胺：气相二氧化硅＝1000:11:2:200:1。5.如权利要求4所述的半导体发光材料芯片，其特征在于，所述抗氧剂包括二甲苯基二丁基苯并呋喃酮(分子式
‑
C24H30O2)、三亚磷酸酯(分子式
‑
C42H63O3P)、四季戊四醇酯(分子式
‑
C73H108O12)、1,3,5
‑
三甲基
‑
2,4,6
‑
苯(分子式
‑
C54H78O3)，各所述抗氧剂以如下比例进行配置，二甲苯基二丁基苯并呋喃酮(分子式
‑
C24H30O2):三亚磷酸酯(分子式
‑
C42H63O3P):四季戊四醇酯(分子式
‑
C73H108O12):1,3,5
‑
三甲基
‑
2,4,6
‑
苯(分子式
‑
C54H78O3)＝5:3:2:1。6.如权利要求4所述的半导体发光材料芯片，其特征在于，所述光稳定剂为丁二酸与4
‑
羟基
‑
2,2,6,6
‑
四甲基
‑1‑
哌啶醇的聚合物(分子式
‑
C15n+1H25n+4O4n+...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜向鹏，
申请(专利权)人：深圳微纳光晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：