[發(fā)明專利]量子點、制造量子點的方法以及使用量子點的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980134490.1
• 申請日: 2009-09-03
• 公開（公告）號: CN102144279A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 安德魯·史密斯;書明·聶;布萊德·A·凱爾道夫
• 申請（專利權(quán)）人: 愛默蕾大學
• 主分類號: H01L21/20
• 分類號: H01L21/20;H01L21/10;H01L21/31
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2008年9月3日提交的、題為“QUANTUM?DOTS，METHODS?OF?MAKING?QUANTUM?DOTS，AND?METHODS?OF?USINGQUANTUM?DOTS(量子點、制造量子點的方法以及使用量子點的方法)”的具有序列號6I/093,801的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其通過引用完整地并入本文。

關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明

根據(jù)由NIH授予的第GM072069號準許，由政府支持完成本發(fā)明。政府具有使用本發(fā)明的某些權(quán)利。

背景

半導體量子點(QD)是具有獨特的光特性和電特性的納米尺寸的粒子，并且對于范圍廣泛的應用目前在加強研究期間，應用例如太陽能轉(zhuǎn)換以及分子和細胞成像。已經(jīng)在高度結(jié)晶且單分散的QD的化學合成方面取得了重大進展，尤其是與有機金屬和螯合鎘前體、非配位溶劑(noncoordinatingsolvent)和無機鈍化殼(inorganic?passivating?shell)的使用一起。然而，產(chǎn)生的納米晶體通常是疏水的，并且對于很多重要的應用必須是被包封且被溶解的后合成。水合成工藝已經(jīng)用作制備水溶性QD的可選擇的方法，其使用小的含硫醇的分子或作為穩(wěn)定劑的具有羧酸官能團的聚合物。但是，這些方法不能產(chǎn)出通常使用高溫有機工藝實現(xiàn)的具有熒光亮度或尺寸單分散性的QD。

概述

本公開內(nèi)容的實施方式提供了：制造量子點的方法、量子點以及類似物。除了別的以外，制造量子點的方法的實施方式包括：將溶解于非配位溶劑中的兩親聚合物(amphiphilic?polymer)與第一前體混合以產(chǎn)生羧酸酯前體；將羧酸酯前體與第二前體混合以形成量子點核(quantum?dot?core)；將該點核與選自由第三前體、第四前體及其組合組成的組的前體混合以在量子點核上形成量子點蓋(quantum?dot?cap)，從而形成量子點，其中量子點包括置于量子點的表面上的兩親聚合物層。本公開內(nèi)容的實施方式包括通過該方法制成的量子點。

除了別的以外，制造量子點的方法的實施方式包括：將溶解于PEG中的兩親聚合物與CdO混合以產(chǎn)生羧酸酯前體；將羧酸酯前體與碲前體混合以形成CdTe核；將CdTe量子點核與硒前體混合以在CdTe核上形成CdSe蓋，從而形成CdTe/CdSe量子點，其中CdTe/CdSe量子點包括置于CdTe/CdSe量子點的表面上的兩親聚合物層。本公開內(nèi)容的實施方式包括通過該方法制成的量子點。

除了別的以外，量子點的實施方式包括：形成CdTe/CdSe量子點的在CdTe核上的CdSe蓋，其中CdTe/CdSe量子點包括置于CdTe/CdSe量子點的表面上的兩親聚合物層。

附圖簡述

可以參照以下附圖以更好地理解本公開內(nèi)容的很多方面。附圖中的組成部分不必按比例繪制，而是將重點放在清楚地說明本公開內(nèi)容的原理。此外，在附圖中，幾個附圖中的相同參考數(shù)字是指對應的部分。

圖1A是具有多個螯合的鎘離子的兩親多齒配位體的示意性結(jié)構(gòu)。圖1B是示出了結(jié)合至QD表面的多齒配位體的圖。當由此產(chǎn)生的納米晶體暴露于水時，納米晶體被具有相同多齒聚合物的第二層自發(fā)地包封并增溶。

圖2A至圖2C是通過在一鍋法工藝中使用多齒聚合物配位體制備的CdTe核QD的熒光發(fā)射和電子顯微鏡結(jié)構(gòu)特征的數(shù)字圖像。圖2A是一系列單分散CdTe?QD的灰度照片，其示出了當使用UV燈照射時從綠色到紅色(515nm至655nm)的明亮的熒光。圖2B是具有35nm至50nm半寬度(FWHM)(QY～30％)的CdTe?QD的歸一化的帶緣熒光發(fā)射光譜(normalized?band-edge?fluorescence?emission?spectra)。圖2B是具有不同尺寸的QD的代表性的發(fā)射光譜(從藍色到栗色)。隨著粒子的增大，發(fā)射被紅移，從而導致光譜的位移。圖2C是示出了均勻的、近似球形的粒子(平均直徑＝4.2nm，標準偏差～10％)的CdTe核(發(fā)射＝655nm)的透射電子顯微照片。