具有钝化层的量子点粒子及其制作方法与流程
1.本发明有关于一种具有钝化层的量子点粒子及其制作方法，可有效保护量子点粒子，并有利于提高量子点粒子的制程良率及生命周期。
背景技术：
2.奈米颗粒(nanoparticle)一般被定义为在至少一个维度上小于100奈米的颗粒，奈米颗粒与宏观物质在物理及化学上的特性截然不同。一般而言，宏观物质的物理特性与本身的尺寸无关，但奈米颗粒则非如此，奈米颗粒在生物医学、光学和电子等领域都具有潜在的应用。
3.量子点粒子(quantum dot)是半导体的奈米颗粒，目前研究的半导体材料为ii-vi材料，如zns、cds、cdse等，其中又以cdse最受到瞩目。量子点粒子的尺寸通常在2至50奈米之间，量子点粒子被紫外线照射后，量子点粒子中的电子会吸收能量，并从价带跃迁到传导带。被激发的电子从传导带回到价带时，会通过发光释放出能量。
4.量子点粒子的能隙与尺寸大小相关，量子点粒子的尺寸越大能隙越小，经照射后会发出波长较长的光，量子点粒子的尺寸越小则能隙越大，经照射后会发出波长较短的光。例如5到6奈米的量子点粒子会发出橘光或红光，而2到3奈米的量子点粒子则会发出蓝光或绿光，当然光取决于量子点粒子的材料组成。
5.应用量子点粒子的发光二极管(led)产生的光可接近连续光谱，同时具有高演性，有利于提高发光二极管的发光品质。此外可通过改变量子点粒子的尺寸调整发射光的波长，使得量子点粒子成为新一代发光装置及显示器的发展重点。
6.量子点粒子虽然具有上述的优点及特性，但在制造的过程中容易产生团聚现象。此外量子点粒子具有较高的表面活性，并容易与空气及水气发生反应，进而缩短量子点粒子的寿命。
7.具体来说，将量子点粒子制作成为发光二极管的密封胶的过程中，可能会产生团聚效应，而降低了量子点粒子的光学性能。此外，量子点粒子在制作成发光二极管的密封胶后，外界的氧或水气仍可能会穿过密封胶而接触量子点粒子的表面，导致量子点粒子氧化，并缩短量子点粒子及发光二极管的效能或使用寿命。此外量子点粒子的表面缺陷及悬空键(dangling bonds)亦可能造成非辐射复合(nonradiative recombination)。
8.目前业界会通过原子层沉积(atomic layer deposition，ald)在量子点粒子的表面形成一层奈米厚度的薄膜，以保护量子点粒子。但目前使用的薄膜对量子点粒子的保护效果仍有其限制性，无法有效延长量子点粒子的生命周期。
技术实现要素：
9.为了解决上述先前技术的问题，本发明提出一种具有钝化层的量子点粒子，主要于量子点粒子的表面依序形成一第一钝化层及一第二钝化层。第一钝化层的前驱物不包括水，可避免量子点粒子在制程中接触水，而产生变质的情形。
10.本发明的一目的，在于提供一种具有钝化层的量子点粒子，主要包括至少一量子点粒子、至少一第一钝化层及至少一第二钝化层，其中第一钝化层及第二钝化层依序设置在量子点粒子的表面。第一钝化层的前驱物不包括水，可防止在量子点粒子上设置第一钝化层的制程中接触水，而产生受潮变质的情形。
11.由于在形成第二钝化层之前，已先在量子点粒子的表面形成第一钝化层，其中第一钝化层可用以隔离在设置第二钝化层时所使用的前驱物，例如设置第二钝化层时所使用的前驱物可能包括水及三甲基铝，以避免量子点粒子直接接触第二钝化层的前驱物，而导致量子点粒子受潮变质。
12.本发明的一目的，在于提供一种具有钝化层的量子点粒子，主要包括至少一量子点粒子、至少一第一钝化层及至少一第二钝化层，其中第一钝化层及第二钝化层依序设置在量子点粒子上。接触量子点粒子的第一钝化层的密度较为松散，主要用以避免量子点粒子接触水气而受潮。设置在第一钝化层表面的第二钝化层的密度较致密，主要用以对量子点粒子提供更高强度的保护，以延长量子点粒子的生命周期。
13.第一钝化层使用的前驱物包括三甲基铝及醇类，使得第一钝化层具有较高的含碳量。第二钝化层使用的前驱物包括三甲基铝及水，使得第二钝化层的含碳量较低。
14.本发明的一目的，在于提供一种具有钝化层的量子点粒子的制作方法，包括通过原子层沉积制程在量子点粒子表面形成一第一钝化层，其中形成第一钝化层的前驱物不包括水，以防止在量子点粒子上设置第一钝化层的制程中接触水，而产生受潮变质的情形。
15.在完成第二钝化层的设置后，可检视量子点粒子是否受潮变，以判断原子层沉积的成果。例如可将具有钝化层的量子点粒子与硅胶混合，并涂布在发光二极管的载台上，而后观察发光二极管的载台是否有黑化现象。如果发光二极管的载台有黑化现象，则表示钝化层并未完整的包覆量子点粒子，使得量子点粒子表面的硫成分(zns)与发光二极管载台上的银反应所导致。
16.为了达到上述的目的，本发明提出一种具有钝化层的量子点粒子，包括：至少一量子点粒子；一第一钝化层，设置在量子点粒子的一表面；及一第二钝化层，设置在第一钝化层的一表面，其中第二钝化层的密度大于与第一钝化层。
17.本发明提供一种具有钝化层的量子点粒子的制作方法，包括：提供至少一量子点粒子；对量子点粒子进行一第一原子层沉积，于量子点粒子的表面形成一第一钝化层；及对量子点粒子进行一第二原子层沉积，并于第一钝化层的表面形成一第二钝化层，其中第二原子层沉积的一前驱物包括三甲基铝及水。
18.本发明还提供一种具有钝化层的量子点粒子的制作方法，包括：提供至少一量子点粒子；对量子点粒子进行一分子层沉积，并于量子点粒子的表面形成一第一钝化层；及对量子点粒子进行一原子层沉积，并于第一钝化层的表面形成一第二钝化层，其中原子层沉积的一前驱物包括三甲基铝及水。
19.所述的具有钝化层的量子点粒子，其中第一钝化层为一有机无机混合层，第二钝化层的含碳量小于10％，而第一钝化层的含碳量大于或等于10％。
20.所述的具有钝化层的量子点粒子，其中第一钝化层的厚度大于0.5nm。
21.所述的具有钝化层的量子点粒子，其中第二钝化层的厚度大于或等于与第一钝化层。
22.所述的具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其中第一原子层沉积使用的一前驱物包括三甲基铝及醇类。
23.所述的具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其中第一原子层沉积使用的一前驱物不包括水。
24.本发明的有益效果是：提出一种具有钝化层的量子点粒子，主要于量子点粒子的表面依序形成一第一钝化层及一第二钝化层。第一钝化层的前驱物不包括水，可避免量子点粒子在制程中接触水，而产生变质的情形。
附图说明
25.图1为本发明具有钝化层的量子点粒子一实施例的剖面示意图。
26.图2为本发明具有钝化层的量子点粒子的制作方法一实施例的步骤流程图。
27.图3为5％的氢氧化钾对具有钝化层的量子点粒子的第一钝化层的温度及蚀刻率的曲线图。
28.图4为0.08％的氢氧化钾对具有钝化层的量子点粒子的第二钝化层的温度及蚀刻率的曲线图。
29.附图标记说明：10-具有钝化层的量子点粒子；11-量子点粒子；13-第一钝化层；15-第二钝化层。
具体实施方式
30.请参阅图1，为本发明具有钝化层的量子点粒子一实施例的剖面示意图。具有钝化层的量子点粒子10包括至少一量子点粒子(quantum dot)11、至少一第一钝化层13及至少一第二钝化层15，其中第一钝化层13设置在量子点粒子11的表面，而第二钝化层15则设置在第一钝化层13表面。
31.量子点粒子11可以是zns、cds、cdse等ii-vi半导体材料，其中量子点粒子11的尺寸通常小于100nm，而形成在量子点粒子11上的第一钝化层13及第二钝化层15包括但不局限为三氧化二铝(al2o3)。
32.在实际应用时，可通过第一原子层沉积制程在量子点粒子11的表面形成第一钝化层13，其中形成第一钝化层13的前驱物不包括水，例如形成第一钝化层13的前驱物可以是三甲基铝及醇类。因此在量子点粒子11的表面进行第一次原子层沉积的过程中，量子点粒子11不会与水接触，可避免量子点粒子11受潮变质。
33.在量子点粒子11的表面完成第一钝化层13的设置后，可继续对量子点粒子11进行第二原子层沉积，以在第一钝化层13的表面形成第二钝化层15。在形成第二钝化层15之前，已于量子点粒子11的表面形成第一钝化层13，其中第一钝化层13可用以隔离量子点粒子11及第二原子层沉积使用的前驱物。因此不需要限制第二原子层沉积所使用的前驱物，其中第二原子层沉积所使用的前驱物以可以形成密度较高的第二钝化层15为首选，例如形成第二钝化层15的前驱物可是三甲基铝及水。
34.一般而言，若第一原子层沉积使用的前驱物不包含水，例如可以是三甲基铝及醇类，可避免量子点粒子11接触水而变质。但形成的第一钝化层13的密度较低，并不利于延长量子点粒子11的生命周期。相较之下，第二原子层沉积使用的前驱物则没有限制，例如可以
是三甲基铝及水，可形成密度较高的第二钝化层15，并有利于延长量子点粒子11的生命周期。
35.为此本发明提出在量子点粒子11的表面预先形成第一钝化层13，而后在第一钝化层13的表面形成第二钝化层15。虽然形成第二钝化层15使用的前驱物包括水，但由于量子点粒子11的表面已预先形成第一钝化层13，因此可有效避免第二原子层沉积所使用的前驱物中的水与量子点粒子11接触。
36.具体而言，本发明的第一原子层沉积及第二原子层沉积使用的前驱物不同，使得形成在量子点粒子11表面的第一钝化层13及第二钝化层15具有不同的特性及效果，并可有效防止量子点粒子11受潮变质，同时可提高对量子点粒子11的保护。
37.由于第一原子层沉积及第二原子层沉积所使用的前驱物不同，造成第一钝化层13及第二钝化层15的成分有所差异。具体而言，第二原子层沉积使用的前驱物，例如三甲基铝及水，会使得第二钝化层15的含碳量较第一钝化层13低。例如第二钝化层15的含碳量小于10％，而第一钝化层13的含碳量则大于或等于10％。
38.在本发明一实施例中，第一钝化层13可以是一有机无机混合层。此外第一钝化层13主要用以隔离原子层沉积制程中的水气，而第二钝化层15则用以对量子点粒子11提供主要的保护，因此第二钝化层15的厚度通常会大于或等于第一钝化层13，以提高对量子点粒子11的保护效果。经过多次的试验后，当第一钝化层13的厚度大于0.5nm时，可有效隔离量子点粒子11与第二原子层沉积制程中使用含水的前驱物，并防止量子点粒子11受潮变质。
39.在图1中主要以第一钝化层13及第二钝化层15包覆单一个量子点粒子11作为说明，但在实际应用时，第一钝化层13及第二钝化层15可包覆复数个量子点粒子11。
40.请参阅图2，为本发明具有钝化层的量子点粒子的制作流程图。请配合参阅图1，首先提供至少一量子点粒子11，如步骤21所示。量子点粒子11可以是zns、cds、cdse等ii-vi半导体材料所制成，其中量子点粒子11的尺寸通常小于100nm。量子点粒子的制造方法大致可分为三类，包括化学溶液生长法、外延生长法及电场约束法，量子点粒子11的制造方法并非本发明的主要技术特征，在此便不详细说明。
41.对量子点粒子11进行第一原子层沉积，在量子点粒子11的表面形成第一钝化层13，如步骤23所示。在本发明一实施例中，第一原子层沉积使用的前驱物不包括水，例如第一原子层沉积使用的前驱物包括但不局限于三甲基铝及醇类，以避免量子点粒子11在第一次原子层沉积的制程中接触水气而受潮。第一原子层沉积不使用水作为前驱物，亦可避免各个量子点粒子11发生团聚现象。在本发明另一实施例中，亦可通过分子层沉积在量子点粒子11的表面形成第一钝化层13，其中分子层沉积使用的前驱物不包括水，例如包括三甲基铝及醇类。
42.而后对量子点粒子11进行第二原子层沉积，并在量子点粒子11的第一钝化层13的表面形成第二钝化层15，其中第二原子层沉积使用的前驱物包括三甲基铝及水，如步骤25所示。第二原子层沉积形成的第二钝化层15的密度会高于第一钝化层13，有利于增加量子点粒子11的生命周期。
43.请配合参阅图3及图4，图3为0.08％的氢氧化钾(koh)对第一钝化层13的温度及蚀刻率的曲线图，图4为5％的氢氧化钾对第二钝化层15的温度及蚀刻率的曲线图。由图3及图4可清楚的看出5％的氢氧化钾对第二钝化层15的蚀刻率小于0.08％的氢氧化钾对第一钝
化层13的蚀刻率，可得知第二钝化层15的密度高于第一钝化层13。此外若使用5％的氢氧化钾蚀刻第一钝化层13，则不到1秒的时间便可将厚度为的三氧化二铝形成的第一钝化层13蚀刻殆尽。
44.第一原子层沉积使用的前驱物不包含水，例如三甲基铝及醇类，可避免量子点粒子11接触水而变质。但形成的第一钝化层13的密度较低，并不利于延长量子点粒子11的生命周期。相较之下，第二原子层沉积使用的前驱物则没有限制，例如三甲基铝及水，形成的第二钝化层15可具有较高的密度，并有利于延长量子点粒子11的生命周期。
45.本发明优点：
46.提出一种具有钝化层的量子点粒子，主要于量子点粒子的表面依序形成一第一钝化层及一第二钝化层。第一钝化层的前驱物不包括水，可避免量子点粒子在制程中接触水，而产生变质的情形。
47.以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。
技术特征：
1.一种具有钝化层的量子点粒子，其特征在于，包括：至少一量子点粒子；一第一钝化层，设置在该量子点粒子的一表面；及一第二钝化层，设置在该第一钝化层的一表面，其中该第二钝化层的密度大于与该第一钝化层。2.根据权利要求1所述的具有钝化层的量子点粒子，其特征在于，其中该第一钝化层为一有机无机混合层，该第二钝化层的含碳量小于10％，而该第一钝化层的含碳量大于或等于10％。3.根据权利要求1所述的具有钝化层的量子点粒子，其特征在于，其中该第一钝化层的厚度大于0.5nm。4.根据权利要求1所述的具有钝化层的量子点粒子，其特征在于，其中该第二钝化层的厚度大于或等于与该第一钝化层。5.一种具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其特征在于，包括：提供至少一量子点粒子；对该量子点粒子进行一第一原子层沉积，于该量子点粒子的表面形成一第一钝化层；及对该量子点粒子进行一第二原子层沉积，并于该第一钝化层的表面形成一第二钝化层，其中该第二原子层沉积的一前驱物包括三甲基铝及水。6.根据权利要求5所述的具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其特征在于，其中该第一原子层沉积使用的一前驱物包括三甲基铝及醇类。7.根据权利要求5所述的具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其特征在于，其中该第一原子层沉积使用的一前驱物不包括水。8.一种具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其特征在于，包括：提供至少一量子点粒子；对该量子点粒子进行一分子层沉积，并于该量子点粒子的表面形成一第一钝化层；及对该量子点粒子进行一原子层沉积，并于该第一钝化层的表面形成一第二钝化层，其中该原子层沉积的一前驱物包括三甲基铝及水。9.根据权利要求8所述的具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其特征在于，其中该分子层沉积使用的一前驱物包括三甲基铝及醇类。10.根据权利要求8所述的具有钝化层的量子点粒子的制作方法，其特征在于，其中该分子层沉积使用的一前驱物不包括水。
技术总结
本发明为一种具有钝化层的量子点粒子及其制作方法，主要包括至少一量子点粒子、至少一第一钝化层及至少一第二钝化层，其中第一钝化层设置在量子点粒子的表面，而第二钝化层则设置在第一钝化层的表面。形成第一钝化层的前驱物不包括水，可避免粉末在沉积过程中因为接触水而受潮。在第一钝化层表面形成第二钝化层，其中第二钝化层的前驱物则包括三甲基铝及水，且第二钝化层的密度较第一钝化层高。第二钝化层的前驱物会被第一钝化层隔离，使得粉末不会接触水而造成受潮变质，可提高量子点粒子的制程良率及生命周期。的制程良率及生命周期。的制程良率及生命周期。
