[發明專利]CdS及CdS/ZnS核殼型量子點的制備方法

無效

• 申請號: 200810040457.X
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101319138A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 孫康;李萬萬;邢濱;王解兵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及一種半導體材料技術領域的制備方法，特別涉及一種CdS及CdS/ZnS核殼型量子點的制備方法

背景技術

近年來，納米技術已經成為人們廣泛關注的前沿領域之一，而量子點(quantum?dots，QDs)是一種由II-VI族和III-V族元素組成的，直徑為1-10nm半導體納米顆粒，能夠接受激發光而產生熒光，并且熒光發射波長可以通過改變量子點的尺寸來進行調節，因而不同尺寸的量子點能被單一波長的光激發而發出不同顏色的熒光，并且具有高的熒光量子產率、摩爾消光系數(為有機染料的10~1000倍)、狹窄而對稱的熒光發射譜，激發和發射光譜之間的斯托克位移大，光漂白抗性強等一系列特殊的光學性質，有利于熒光信號的檢測。因此高質量的半導體量子點的制備和在生物學中的應用也逐漸成為世界各國廣大科研工作者關注的焦點，而II-VI族量子點是應用最廣泛的半導體量子點。其中，熒光發射波長位于藍光區的量子點可用于發光器件(量子點發光二極管)、量子點激光器和生物標記等領域。然而到目前為止，合成出的二元量子點在藍光區的性能不甚理想。而比較常用的CdSe量子點，當其熒光發射波長小于520nm時，由于其晶粒尺寸變得很小，熒光性能和穩定性較差。

經對現有技術的文獻檢索發現，Peng等在《Angew.Chem.Int.Ed.》(德國應用化學學報，2002年41卷2368-2371頁)發表了題為“Formation?ofhigh-quality?CdS?and?other?II-VI?semiconductor?nanocrystals?innoncoordinating?solvents：tunable?reactivity?of?monomers”(“利用單體活性的可調在非配位溶劑中制備CdS及其它II-VI族半導體量子點”)的論文，在ODE(十八烯)中一步合成出了不同熒光發射波長的CdS量子點，然而這種方法仍然使用到價格昂貴且在空氣中不穩定的ODE為反應介質，而且合成溫度較高，因此限制了CdS量子點的規模化制備，而且在ODE中合成的CdS量子點的發光效率較低，穩定性較差。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種低毒性CdS及CdS/ZnS核殼型量子點的制備方法，用無毒環保的液體石蠟代替了價格昂貴且對人體有害的ODE作為反應溶劑，制備CdS量子點，從而降低了原料成本，使合成條件更加溫和(180-240℃)，操作更加簡單，獲得量子點產物的性能更加優異；并在CdS量子點的表面包覆了一層帶隙較寬的ZnS無機層，形成CdS/ZnS核殼型量子點，進一步提高了CdS的熒光性能和穩定性，減小了毒性，從而獲得具有良好的分散性、粒度均勻性的不同熒光發射波長的CdS及CdS/ZnS核殼型量子點。

本發明是通過如下技術方案實現的：包括如下步驟：

首先選用氧化鎘或鎘鹽作為Cd源，硫粉作為S源；

其次，使用長鏈脂肪酸溶解氧化鎘或鎘鹽，形成Cd前體溶液；

接著，使用液體石蠟溶解硫粉，形成S前體溶液；

其后將Cd前體溶液與S前體溶液反應，得到CdS量子點溶液；

然后選用鋅鹽作為包殼用Zn前體，(TMS)₂S作為包殼用S前體，形成ZnS殼前體溶液；

再將ZnS殼前體溶液與CdS量子點溶液反應，得到CdSe/ZnS量子點溶液；

最后將量子點溶液純化獲得CdS及CdS/ZnS核殼型量子點。

所述的選用氧化鎘或鎘鹽作為Cd源，形成Cd前體溶液，具體為：以氧化鎘或鎘鹽作為Cd源，在150℃下溶于長鏈脂肪酸與液體石蠟的混合溶液中，使氧化鎘或鎘鹽與長鏈脂肪酸的摩爾比為1∶1-1∶5，Cd前體的摩爾濃度為50-400毫摩爾/升，得到Cd前體溶液。

所述的選用硫粉作為S源，形成S前體溶液，具體為：以硫粉作為S源，在120℃，快速攪拌的條件下，將硫粉溶于液體石蠟中，使S前體的摩爾濃度為5-40毫摩爾/升，得到S前體溶液。

所述的將Cd前體溶液和S前體溶液反應，獲得CdS量子點，具體為：將S前體溶液攪拌加熱到180-240℃，將Cd前體溶液注入到Se前體溶液中形成混合反應溶液，反應1-30分鐘后，將溶液冷卻到室溫，得到CdS量子點溶液。

所述的Cd前體溶液與S前體溶液形成的混合反應溶液中，Cd前體的摩爾濃度與S前體的摩爾濃度之比為2∶1，反應溫度為180-240℃。