[發明專利]II型核殼結構半導體納米晶的制備方法

無效

• 申請號: 201310043066.4
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103184045A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 李林松;申懷彬;徐巍巍
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/88
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及熒光半導體納米材料的制備技術領域，具體的涉及到具有II型結構的核殼結構熒光半導體納米晶及其制備方法。

背景技術

半導體納米粒子也稱為半導體量子點,由于其獨特的光電特性使它在光電器件、生物標記等方面具有廣闊的應用前景。核殼結構納米晶是在單一納米晶的基礎上包覆一種或者多種以上其他材料形成的復合結構納米晶。半導體核殼結構納米晶按照構成此核殼結構的核與殼的材料帶隙不同，可以分為I型和II型。I型：即以寬帶隙半導體材料為殼層包覆窄帶隙半導體為核心的納米晶。在I型半導體核殼結構納米晶里面，光生電子和空穴限域在同一種成分里面，因此I型結構可以提高納米晶的熒光量子產率，并且提高核殼結構納米晶的穩定性。II型：殼層材料的價帶或者導帶處于核材料價帶和導帶之間。在II型結構的半導體納米晶中，光生電子和空穴在物理空間上是分開的，不在同一種組分里面。如果電子在核中，則空穴在殼中；而電子在殼中，則空穴在核中。利用II型半導體核殼結構，可以通過改變核殼結構的組分材料，改變核的大小和殼的厚度，去控制II型半導體納米晶的帶隙，從而調控其發光。近年來II型核殼結構納米晶由于其特殊性質在太陽能電池等光電轉換器件、半導體納米晶發光器件（如LED，平板顯示）及生物熒光標記等領域的研究工作備受關注。但現今II型核殼結構的制備工藝較為復雜；合成質量不高；通常使用三丁基膦（tributyl?phosphine,TBP）或三辛基膦(trioctylphosphine,TOP)等易燃易爆的危險化學藥品溶解硒或碲作為硒或碲的前軀體；制備成本高。因此成本低、簡單易操作的合成具有II型核殼結構半導體納米晶的方法一直是行業研究的重點。

發明內容

本發明提供一種低成本、簡單便捷的合成II型核殼結構半導體納米晶（包括CdS/ZnSe,?CdS/ZnSe/ZnS,?ZnSe/CdSe,?ZnSe/CdSe/ZnS,?CdTe/CdSe,?CdTe/CdS,?CdTe/CdSe/CdS和ZnSe/CdSe/ZnCdS/ZnS等）的方法，解決目前制備過程復雜、反應條件苛刻、制備質量較低、合成成本高等問題。

本發明采用的技術方案如下：

II型核殼結構半導體納米晶的制備方法，將點狀顆粒的CdS或ZnSe或CdTe納米晶溶于高沸點有機溶劑并于惰性環境下排除溶液中的氧氣得到溶液1，然后將12族元素的前驅體與硫屬元素前驅體分別溶于相同溶劑的溶液混合得到混合液2，將混合液2滴加至溶液1中，混合溶液加熱至180-300℃使納米晶生長，得到以CdS或ZnSe或CdTe納米晶為核，以硫屬化物為殼的II型核殼結構納米晶；所述溶劑為溶點不大于60℃的非配位溶劑；12族元素與硫屬的物質的量比為1：1-1.5。

具體的，以上所述溶劑可選自下列之一或任意幾種任意比例的混合物：液體石蠟、石蠟或礦物油，其中最優先選液體石蠟，可以最大限度的降低合成成本。加入溶劑的量以溶解量為宜，且最好不要超過反應容器體積的1/2。

本發明采用把12族元素前軀體和硫屬化物混合加入的方法，同時采用了價格低廉的溶劑，此法不僅增加了合成的可操作性，同時還使合成工序簡化、降低了成本，合成的II型核殼結構納米晶質量高。

本發明進一步對不同材料納米晶核包覆殼層結構作了系統的分析，且對不同類型的納米晶核提出了不同的最恰當的生長溫度。具體可參照如下進行，對于CdS納米晶核，混合溶液注入（生長）溫度為260-300℃；對于ZnSe納米晶核，混合溶液注入（生長）溫度為240-260℃；對于CdTe納米晶核，混合溶液注入（生長）溫度為220-250℃。制備多殼層或不同厚度II型核殼結構納米晶的過程中，注入（生長）溫度也可根據上述方法確定。溫度的強針對性也使得合成核殼結構納米晶的質量更好，更穩定。

進一步，將混合液2滴加入溶液1時滴加速度控制在1-2滴/s為宜。

以上所述12族元素的前驅體最優選擇是鎘鹽或鋅鹽。鎘鹽包括油酸鎘、硬脂酸鎘、癸酸鎘、月桂酸鎘、肉豆蔻酸鎘、棕櫚酸鎘、氧化鎘或硝酸鎘；鋅鹽包括油酸鋅、硬脂酸鋅、癸酸鋅、月桂酸鋅、肉豆蔻酸鋅、棕櫚酸鋅或氧化鋅。