[發明專利]CdSeS及CdSeS/ZnS核殼型量子點的制備方法

無效

• 申請號: 200810040458.4
• 申請日: 2008-07-10
• 公開（公告）號: CN101319139A
• 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CdSeS及CdSeS/ZnS核殼型量子點的制備方法。

背景技術

量子點是一種由II-VI族和III-V族元素組成的，直徑為1-10nm半導體納米顆粒，由于其半徑小于或接近激子波爾半徑，所以能夠接受激發光而產生熒光，并且與傳統的熒光染料分子相比有許多優點：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、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，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。實際中，應用到的量子點必須具有好的發光性能，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。熒光發射波長位于藍光區的CdSe量子點，由于其晶粒尺寸很小，所以熒光性能較差；而CdS和ZnSe量子點雖然在藍光區的發光性能較強，然而在實際應用中，熒光性能的穩定較差。而且由于二元量子點的光學性能只能通過量子點晶粒的尺寸進行調節，因此量子點晶粒尺寸的差異在一定程度上成為其應用的弊端，由此可見二元量子點已經變得逐漸不滿足實際應用的要求。

經對現有技術的文獻檢索發現Swafford在《Journal?of?the?AmericanChemical?Society》(美國化學學會學報，2006年125卷7100-7106頁)發表了“Homogeneously?alloyed?CdSeS?nanocrystals：synthesis，characterization，and?composition/size-dependent?band?gap”(“均相結構合金量子點CdS_xSe_1-x的制備、表征及禁帶寬的計算)的論文，在純度為90％的ODE(十八碳烯)中一步合成出了不同熒光發射波長的CdS_xSe_1-x三元量子點，這種三元合金量子點在粒徑保持不變的條件下，可以通過調整Se和S的組成比例來改變量子點的熒光發射波長，從而使獲得的量子點具有尺寸可調性及成分可調性，而且具有較高的量子產率和很好的穩定性，然而這種方法仍然使用價格昂貴且具有毒性的ODE和TBP(三丁基膦)為反應溶劑和配體，而且合成溫度較高(300℃)，合成過程需要在氮氣保護下進行，因此限制了這種合金量子點的規模化制備。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中存在的問題，提供一種三元量子點CdSeS及熒光性能和穩定性更優異的CdSeS/ZnS核殼型量子點的“綠色”低成本制備方法，用液體石蠟和長鏈脂肪酸代替了有毒的ODE和TBP作為反應溶劑和配體，降低了溶劑帶來的毒性，從而使其反應條件更溫和，原料安全環保，操作安全方便，整個合成過程在空氣中即可進行，并獲得具有良好的分散性、粒度均勻性及熒光性能的不同熒光發射波長的CdSeS及CdSeS/ZnS核殼型量子點。獲得的量子點可以直接應用于發光器件、量子點激光器、太陽能電池，制成量子點熒光微球后可應用于免疫分析、活體熒光成像、分子雜交、蛋白質和基因編碼、藥物篩選、疾病診斷的領域。

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CdO或Cd鹽作為Cd源，Se粉作為Se源，S粉作為S源；

接著，將CdO或Cd鹽溶解在長鏈脂肪酸中，形成Cd前體溶液；

然后，將Se粉和S粉分別溶解在液體石蠟中，混合后形成Se、S前體混合溶液；

其后將Cd前體溶液與Se，S前體混合溶液反應，得到CdSeS量子點溶液；

再選用Zn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，與CdSeS量子點溶液反應，得到CdSeS/ZnS量子點溶液；

最后將量子點溶液純化獲得CdSeS及CdSeS/ZnS核殼型量子點。