JP2010528118A - ナノ結晶を被包するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ナノ結晶蛍りん光体を製造するためには、当業者に知られている任意の方法を使用することができるが、適当には、無機ナノ材料蛍りん光体の制御された成長のための溶液相コロイド法が使用される。Alivisatos, A.P.、「Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots」、Science、271巻:933頁(1996年)、X. Peng, M. Schlamp、A. Kadavanich、A.P. Alivisatos、「Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility」、J. Am. Chem. Soc.、30巻:7019〜7029頁(1997年)、およびC. B. Murray、D.J. Norris、M.G. Bawendi、「Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E = sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites」、J. Am. Chem. Soc.、115巻:8706頁(1993年)を参照されたい。これらの文献の開示はその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。この製造工程技術は、クリーンルームおよび高価な製造機器が必要ない低コストプロセッサビリティ(processability)を後押しする。これらの方法では、高温で熱分解を受ける金属前駆体が、有機界面活性剤分子の熱溶液中に急速に注入される。これらの前駆体は高温で分解し、反応して、ナノ結晶の核を生成する。この最初の核生成段階の後、成長中の結晶に単量体を追加することによって成長段階が始まる。その結果は、有機界面活性剤分子が表面を覆った溶液中の独立した結晶性ナノ粒子である。
半導体ナノ結晶では、光誘導放出が、ナノ結晶のバンドエッジ状態から起こる。発光ナノ結晶からのバンドエッジ放出は、表面電子状態から生じる放射性および非放射性の崩壊チャネルと競合する。X. Pengら、J. Am. Chem. Soc.、30巻:7019〜7029(1997年)。その結果、ダングリングボンドなどの表面欠陥の存在が無放射性再結合中心を提供し、放出効率の低下に寄与する。この表面トラップ状態を不活性化し、除去する効率的で永続的な1つの方法が、ナノ結晶の表面に無機シェル(shell)材料をエピタキシャル成長させる方法である。X. Pengら、J. Am. Chem. Soc.、30巻:7019〜7029(1997年)。シェル材料は、電子準位がコア(core)材料に対してI型であるように(例えば電子および正孔をコアに局在化させる潜在的なステップを提供するためより大きなバンドギャップを有するように)選択することができる。その結果、無放射性再結合の確率を低下させることができる。
一実施形態では、本発明は、複数の発光ナノ結晶を含む組成物を気密封止する方法を提供する。適当にはこの方法は、発光ナノ結晶を封止するために組成物上にバリア層を配置することを含む。全体を通じて論じたとおり、用語「気密」、「気密封止」および「気密封止された」は、全体を通じて、容器を通過しまたは組成物内に浸透し、かつ/あるいは発光ナノ結晶と接触するガス(例えば空気)または水分の量が、ナノ結晶の性能(例えばルミネセンス)を実質的に達成しないレベルまで低減されるような態様で、組成物、容器および/または発光ナノ結晶が調製されたことを示すために使用される。したがって、「気密封止された組成物」、例えば発光ナノ結晶を含む気密封止された組成物は、ある量の空気(あるいは他のガス、液体または水分)が組成物内に浸透し、発光ナノ結晶と接触して、その結果、ナノ結晶の性能(例えばルミネセンス)が実質的に達成されまたは影響を受ける(例えば低下する)ことを許さない組成物である。
気密封止された容器の調製
PMMAの押出成形によって、2mm×0.5mmの空洞を有する寸法約3mm×0.5mmの長方形の管が調製される。次いで、管の全長に、蛍光発光ナノ結晶を含む溶液が充填される。次いで、この発光ナノ結晶溶液を硬化させる。次いで、管の中にナノ結晶を閉じ込めるため、管の複数の部分がヒートシールされる。適当には、この充填および封止が不活性雰囲気中で実行される。次いで、管の外面に、バリア層(例えばSiO2、TiO2またはAlO2)を配置することができる。
Claims (48)
- 複数の発光ナノ結晶を含む組成物を気密封止する方法であって、前記組成物上にバリア層を配置することを含む方法。
- 前記配置することが無機層を配置することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記無機層を配置することが、SiO2、TiO2またはAlO2の層を配置することを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記配置することが原子層堆積を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記配置することが、前記組成物上に前記バリア層をスパッタリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
- ポリマー基材と前記ナノ結晶とを含む組成物が気密封止される、請求項1に記載の方法。
- 複数のコア−シェル発光ナノ結晶を含む組成物を封止することを含む、請求項1に記載の方法。
- CdSe/ZnS、CdSe/CdSおよびInP/ZnSからなるグループから選択された複数のコア−シェル発光ナノ結晶を含む組成物を封止することを含む、請求項7に記載の方法。
- 複数の発光ナノ結晶を含む容器を気密封止する方法であって、
(a)前記容器の中へ発光ナノ結晶を導入すること、および
(b)前記容器を気密封止すること
を含む方法。 - 前記容器上にバリア層を配置することをさらに含む、請求項9に記載の方法。
- 前記配置することが無機層を配置することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記無機層を配置することが、SiO2、TiO2またはAlO2の層を配置することを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記配置することが、前記組成物上にバリア層をスパッタリングすることを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記配置することが原子層堆積を含む、請求項10に記載の方法。
- 前記導入することが、前記容器の中へ発光ナノ結晶溶液を導入することを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記封止することの前に、前記発光ナノ結晶溶液を硬化させることをさらに含む、請求項15に記載の方法。
- 前記導入することが、前記容器の中へ発光ナノ結晶溶液を吸い込ませることを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記容器が押出成形されたポリマー容器である、請求項9に記載の方法。
- 前記押出成形された容器が、押出成形されたポリ(メタクリル酸メチル)容器である、請求項18に記載の方法。
- 前記気密封止することが、前記容器をヒートシールし、超音波溶接し、はんだ付けし、または接着することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記導入すること、前記気密封止すること、および前記配置することが、不活性雰囲気中で実施される、請求項9に記載の方法。
- 前記導入することが、コア−シェル発光ナノ結晶を導入することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記導入することが、CdSe/ZnSおよびInP/ZnSからなるグループから選択されたコア−シェル発光ナノ結晶を導入することを含む、請求項22に記載の方法。
- 複数の発光ナノ結晶を含む気密封止された組成物。
- 前記発光ナノ結晶が半導体材料を含む、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- 前記発光ナノ結晶がコア−シェル発光ナノ結晶を含む、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- 前記コア−シェル発光ナノ結晶が、CdSe/ZnS、CdSe/CdSおよびInP/ZnSからなるグループから選択された、請求項26に記載の気密封止された組成物。
- 前記発光ナノ結晶のサイズが約1〜10nmである、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- 前記組成物を覆うバリア層を含む、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- 前記バリア層が無機層を含む、請求項29に記載の気密封止された組成物。
- 前記無機層がSiO2、TiO2またはAlO2を含む、請求項30に記載の気密封止された組成物。
- 前記発光ナノ結晶を含むポリマー層である、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- マイクロレンズを形成するために前記組成物中に成形されたマイクロパターンをさらに含む、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- 前記マイクロレンズが、前記組成物から放出された光を、前記マイクロレンズを含まない組成物に比べて少なくとも10%多く捕捉する、請求項33に記載の気密封止された組成物。
- 前記マイクロレンズが、前記組成物から放出された光を、前記マイクロレンズを含まない組成物に比べて約30〜40%多く捕捉する、請求項34に記載の気密封止された組成物。
- 前記組成物に関連付けられた光集束装置をさらに含む、請求項24に記載の気密封止された組成物。
- 複数の発光ナノ結晶を含む気密封止された容器。
- 前記発光ナノ結晶が半導体材料を含む、請求項37に記載の気密封止された容器。
- 前記発光ナノ結晶がコア−シェル発光ナノ結晶を含む、請求項37に記載の気密封止された容器。
- 前記コア−シェル発光ナノ結晶が、CdSe/ZnS、CdSe/CdSおよびInP/ZnSからなるグループから選択された、請求項39に記載の気密封止された容器。
- 前記発光ナノ結晶のサイズが約1〜10nmである、請求項37に記載の気密封止された容器。
- 前記容器を覆うバリア層をさらに含む、請求項37に記載の気密封止された容器。
- 前記バリア層が無機層を含む、請求項42に記載の気密封止された容器。
- 前記無機層がSiO2、TiO2またはAlO2を含む、請求項43に記載の気密封止された容器。
- マイクロレンズを形成するために前記容器中に成形されたマイクロパターンをさらに含む、請求項37に記載の気密封止された容器。
- 前記マイクロレンズが、前記容器から放出された光を、前記マイクロレンズを含まない容器に比べて少なくとも10%多く捕捉する、請求項45に記載の気密封止された容器。
- 前記マイクロレンズが、前記容器から放出された光を、前記マイクロレンズを含まない容器に比べて約30〜40%多く捕捉する、請求項46に記載の気密封止された容器。
- 前記容器に関連付けられた光集束装置をさらに含む、請求項37に記載の気密封止された容器。
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