[發明專利]Ⅱ型CdTe/CdS核殼量子點的制備方法

無效

• 申請號: 200810051012.1
• 申請日: 2008-07-22
• 公開（公告）號: CN101319141A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: 曾慶輝;孔祥貴;趙家龍;張友林;孫雅娟;于沂
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所
• 代理人: 趙炳仁

技術領域

本發明涉及熒光納米材料的制備方法，特別是一種II型半導體CdTe/CdS核殼納米材料的制備方法。

背景技術

近年來，用各種方法制成了寬禁帶的II-VI族半導體量子點材料，由于量子點具有量子尺寸效應、量子限域效應、發射譜線窄、激發譜線寬等優點，它們在光電器件方面展示出誘人的應用前景，如制成光發射二極管、量子點激光器、生物探針以及光轉換器或調制器等。自從1998年聶書明等在《Science》上的有關CdSe量子點的報道以來，II-VI、III-V族半導體納米材料(CdSe，CdS，CdTe，ZnSe，InP，GaAs等)就極大的引起了國內外學者的高度重視，在材料的制備上也得到了突飛猛進的喜人成績。

然而由于直接合成的CdTe裸核量子點的穩定性較差，而且熒光效率較低，需要進行殼層修飾來鈍化CdTe量子點表面，降低無輻射躍遷，從而提高熒光效率。量子點經過I型核殼包覆后由于形成了量子阱結構，發光效率會變大。然而由于I型核殼量子點容易形成雙激子，從而導致俄歇非輻射過程的發生，不利于在光電器件中的應用。II型量子點則由于不會產生雙激子的過程，因而俄歇非輻射過程被大大減少，更適合應用于光電器件。此外，由于CdTe與CdS的晶格適配率低，只有6％，而且體材料的CdTe與CdS的導帶的能級差很小，只有0.1?eV，只要CdTe量子點的粒徑小于2.8nm，使得CdTe核的導帶能級高于CdS殼的導帶能級，就可以形成II型CdTe/CdS核殼結構量子點，從而在激光器、量子點LED、太陽能電池等領域具有極大的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種CdTe/CdS核殼量子點的制備方法，以獲得II型核殼結構的CdTe/CdS核殼量子點材料，更適合應用于光電器件的制備。

本發明CdTe/CdS核殼量子點的制備方法，包括如下步驟：

a.制備鎘的前驅體溶液：將CdO、硬脂酸和十八碳烯混合加入到容器中，CdO與硬脂酸的摩爾比為1∶4～1∶6，Cd的摩爾濃度為0.025mol/l～0.1mol/l，在氬氣或氮氣保護條件下攪拌、加熱到180～200℃，保持2～3分鐘，然后降至30～50℃，制得鎘的前驅體溶液，即硬脂酸鎘溶液；

b.制備碲的前驅體溶液：將碲粉、三正辛基膦和十八碳烯混合加入密封容器中，碲粉與三正辛基膦的摩爾比為1∶45～1∶90，碲粉的摩爾濃度為12.5mmol/l～25mmol/l，在密封容器中超聲處理20～60分鐘，直至碲粉全部溶解，制得碲的儲備液，即三正辛基磷化碲溶液；

c.向鎘的前驅體溶液中加入氧化三正辛基膦和十六烷基胺，使得Cd與氧化三正辛基膦和十六烷基胺的摩爾比為1∶(16～32)∶(50～62)，在氬氣或氮氣保護條件下攪拌并加熱到200～280℃后，將步驟b所述的碲的前驅體溶液立即注入到上述混合溶液中，降至30～50℃，所得的溶液與氯仿互溶，然后用甲醇沉化2次，離心收集沉淀，再溶解于氯仿即獲得CdTe量子點溶液；

d.制備鎘的儲備液：將CdO、油酸和十八碳烯混合加入到容器中，CdO與油酸的摩爾比為1∶6～1∶10，Cd的摩爾濃度為0.03mol/l～0.05mol/l，在氬氣或氮氣保護條件下攪拌、加熱到200～250℃，保持2～3分鐘，然后降至30～50℃，獲得鎘的儲備液，即油酸鎘溶液；

e.制備硫的儲備液：將硫粉和十八碳烯混合加入到容器中，使得硫粉的摩爾濃度為0.03mol/l～0.05mol/l，攪拌、加熱到140～160℃，直至硫粉全部溶解，然后降至30～50℃，即獲得硫的儲備液；

f.將CdTe量子點溶液加熱到100～120℃，緩慢加入步驟d所述的鎘的儲備液和步驟e所述的硫的儲備液，滴加的速度分別為0.2ml/2min，最后冷卻至30～50℃，即可完成殼的包覆，獲得II型CdTe/CdS核殼量子點。

本發明利用CdTe和CdS的特殊的性質，合成了II型核殼量子點。采用本發明，原料安全，價格低廉，操作簡便，實驗成本低且產物熒光效率高。透射電鏡，紫外、可見吸收光譜，熒光發射光譜等方法表征結果表明，產物有好的單分散性，熒光效率較高，具有明顯的II型核殼量子點的熒光。可應用于激光器、量子點LED以及太陽能電池等。

附圖說明

圖1為實施例5所獲得的2.7nm?CdTe量子點和不同殼層厚度的II型CdTe/CdS核殼量子點的歸一化的熒光光譜。

具體實施方式

以下通過給出的實施例對本發明方法作進一步詳細說明。

實施例1