[發明專利]一種核殼量子點材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510219791.1
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104910918A
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 李彥沛;曲勝春;劉孔;盧樹弟;寇艷蕾;池丹;岳世忠;王占國
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;C09K11/56;C09K11/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及光致發光和電致發光材料技術領域，更具體地涉及一種核殼量子點材料及其制備方法。

背景技術

相較于有機熒光材料而言，無機量子點材料具有量子產率高、激發波長寬、熒光發射光譜單色性好、光譜響應穩定且壽命長等諸多優點。但是在半導體量子點中，由于單晶量子點存在大量的表面缺陷和不飽和懸鍵，所以熒光效率相對較低，因而通常使用包覆殼層的方式來消除表面態所造成的影響。傳統的核殼型熒光材料是采用帶隙寬度窄的材料作為核，帶隙寬度寬的材料作為殼，以窄帶隙的核材料作為發光層，該結構使得量子點的熒光效率有了明顯的提高，但是仍然存在著一些問題。為了得到發光波長更短的熒光材料，由于量子點的帶隙寬度會隨著尺寸的減小而有所增加，因此往往需要將發光材料的尺寸控制在更小的范圍，然而對于相同徑粒的傳統核殼材料而言，過小的核必然導致整個發光材料的活性區域較小。另外，傳統的核殼量子點材料若作為熒光材料，過厚的殼層可能導致激發光被殼層材料吸收而使得其熒光量子效率有所降低；若作為電致發光的有源層發光材料，殼層對于電子空穴向量子點內部的傳輸也會有一定的阻礙作用。并且，要使量子點尺寸減小到一定程度，其制備條件往往相當苛刻。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種核殼量子點材料及其制備方法，從而相對于傳統的核殼材料，實現制備工藝簡單易行、熒光量子效率更高、發光光譜連續可調等有益效果之一。

為了實現上述目的，作為本發明的一個方面，本發明提出了一種核殼量子點材料，其特征在于，包括：

一核層材料；

包覆在所述核層材料上的第一殼層材料；

包覆在所述殼層材料上的一層或多層第二殼層材料；

其中，所述第一殼層材料的帶隙寬度相比于所述核層材料和所述第二殼層材料均要更窄。

其中，所述核層材料為CdS、ZnS或Cd_xZn_1-xS。

其中，包覆在所述核層材料上的殼層材料為不同厚度的CdSe。

其中，包覆在所述殼層材料上的一層或多層殼層材料為CdS、ZnS或CdZnSeS/ZnS。

作為本發明的另一個方面，本發明還提供了一種核殼量子點材料的合成方法，包括以下步驟：

合成作為核的CdS量子點；

進行殼層材料的包覆；

對合成的所述核殼材料進行分離提純。

其中，該合成反應在氮氣氛圍中進行。

其中，所述合成作為核的CdS量子點的步驟包括：

A、將硫溶于TOP溶液中作為儲備液；

B、將氧化鎘和乙酸鋅溶于油酸中，加熱至150℃；

C、待反應物完全溶解后，升溫至230℃，加入硫的TOP溶液，反應5-10min。

其中，所述進行殼層材料的包覆的步驟包括：

A、將一定比例的硒和硫溶于TOP中；

B、將硒硫的混合溶液迅速注入到合成作為核的CdS量子點得到的反應液中，在230℃的條件下繼續反應30min。

其中，所述對合成的所述核殼材料進行分離提純的步驟包括：

將反應后所得的量子點溶液加入沉淀劑，產生絮狀沉淀，使用離心機離心分離，將得到的沉淀物烘干并研磨成粉。

其中，所述沉淀劑為乙醇、丙酮、或丙酮與氯仿的混合液。

基于上述技術方案可知，本發明的核殼量子點材料相對于傳統核殼結構材料有著熒光量子效率高、發光光譜連續可調等優點，無論是作為光致發光還是電致發光材料或是應用于生物領域都有著很好的前景。本發明的材料合成方法制備工藝簡單易行，重復性好。

附圖說明

圖1是本發明的核殼量子點材料的結構示意圖；

圖2是通過本發明合成材料的透射電子顯微鏡照片；

圖3是不同硒與硫比例制得的量子點材料的光致發光譜。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

本發明公開了一種核殼量子點材料，該核殼量子點材料可以作為有源層發光材料或者光轉換材料，用于制備出高效率的不同發光顏色(紅、綠、藍)以及白光雜化二極管，使其應用于半導體照明與顯示領域中，亦可作為熒光材料應用于生物應用研究領域中。

如圖1所示，本發明的核殼量子點材料，包括：

一帶隙寬度較寬的核層材料1，其材料例如為CdS、ZnS或Cd_xZn_1-xS；