[發明專利]無鎘核殼量子點及其制備方法

在審

• 申請號: 201610860795.2
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106634946A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 程陸玲;楊一行
• 申請（專利權）人: TCL集團股份有限公司
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/88;C09K11/62;C09K11/70;C09K11/58;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 黃志云

技術領域

本發明屬于量子點合成技術領域，尤其涉及一種無鎘核殼量子點及其制備方法。

背景技術

量子點由于具有熒光效率高、半峰寬窄、穩定性好等優點，備受人們的關注。然而，傳統的高量子產率的量子點大都是基于鎘元素制備獲得，而鎘元素是一種毒性較高的重金屬元素，因此含鎘量子點在一些領域的應用受到限制，如生物標記、電子產品等。

目前關于無鎘體系的量子點的研究，主要集中在銅銦硫(CuInS)、銅銦硒硫(CuInSeS)、磷化銦(InP)、硫化銀(Ag₂S)、硒化鋅(ZnSe)等體系。但是，基于無重金屬體系開發的量子點半峰寬較寬、熒光效率不高、穩定性不好，因此，無鎘量子點的研究有待進一步加強。自文獻報道以來，提高無鎘量子點的熒光強度以及穩定性的方法，基本都是在量子核外再生長一層均勻的寬帶隙殼來提高量子點的熒光強度以及穩定性。然而，該鈍化殼大都采用一次生長過程生長形成，中間沒有相應的過渡殼。這種生長方式造成殼與核之間的晶格適配較大，因此對量子點本身的熒光效率的提高有一定的限制，并且該法制備的量子點其半峰寬也不會改變。

發明內容

本發明的目的在于提供一種無鎘核殼量子點及其制備方法，旨在解決現有的無鎘量子點的制備方法，由于采用一次生長過程形成鈍化殼，量子點殼與核之間沒有相應的過渡殼，導致殼與核之間的晶格失配較大，其熒光效率的提高有限，且不能有效縮小半峰寬的問題。

本發明是這樣實現的，一種無鎘核殼量子點，包括量子點核，在所述量子點核表面連續生長形成的漸變過渡層，在所述漸變過渡層表面形成的外殼層，其中，所述漸變過渡層包含所述量子點核中的核陽離子、核陰離子和所述外殼層中的殼陽離子、殼陰離子；且所述無鎘核殼量子點中，所述核陽離子、核陰離子的濃度從內往外依次減小，所述殼陽離子、殼陰離子的濃度從內往外依次增加。

以及，一種無鎘核殼量子點的制備方法，包括以下步驟：

制備量子點核：提供核陽離子前驅體、核陰離子前驅體，制備量子點核；

制備漸變過渡層：將所述量子點核、配體試劑和溶劑加入反應容器中，排氣處理后，升溫至120-300℃；

在反應容器中加入核陽離子前驅體、核陰離子前驅體進行第一次反應；按照該方法依次進行第二次反應……第N₁次反應，隨著反應次數的增加，所述核陽離子前驅體和/或所述核陰離子前驅體的摩爾用量逐漸減少，且所述核陽離子前驅體、所述核陰離子前驅體的摩爾比小于所述量子點核結構中對應元素的摩爾比；

保持反應體系溫度，在反應容器中加入殼陽離子前驅體、殼陰離子前驅體、核陽離子前驅體和/或核陰離子前驅體、進行第一次反應；按照該方法依次進行第二次反應……第N₂次反應，隨著反應次數的增加，所述殼陽離子前驅體和/或所述殼陰離子前驅體的摩爾用量逐漸增加，且所述殼陽離子前驅體、所述殼陰離子前驅體的摩爾比小于下述外殼層結構中對應元素的摩爾比；

制備外殼層：在制備完所述漸變過渡層后，保持體系反應溫度，在反應體系中同時注入殼陽離子前驅體、殼陰離子前驅體，在所述漸變過渡層上形成外殼層，得到無鎘核殼量子點。

本發明提供的無鎘核殼量子點，在所述量子點核和所述外殼層中間連續生長有漸變過渡層，且所述漸變過渡層中，從內往外核陽離子、核陰離子的濃度依次減小，殼陽離子、殼陰離子的濃度依次增加。該結構解決了所述量子點核和所述外殼層成分差異大導致晶格失配的問題，不僅賦予所述無鎘核殼量子點較高的熒光強度(相較于沒有漸變過渡層無鎘核殼量子點要高)，而且所述無鎘核殼量子點發射峰的半峰寬相對于沒有漸變殼發射峰的半峰寬要窄，使核與殼之間的能帶實現連續變化，因此在進行電致或光致激發時會降低很多無輻射躍遷，同時也會得到很多本征發射，這樣不僅提高量子點的色純度(即半峰寬變窄)，也提高了發光強度。此外，具有該結構的所述無鎘核殼量子點可以得到尺寸相對較大的量子點，從而使其用于發光器件時能夠降低其自吸收現象，進而提高發光器件的性能。

本發明提供的無鎘核殼量子點的制備方法，利用連續離子層技術在無鎘量子點核外逐漸生長連續漸變的過渡層結構，使得得到的無鎘核殼量子點具有較好的熒光強度和較窄的發射峰半峰寬。此外，本發明無鎘核殼量子點的制備方法操作簡單，易于控制，可實現產業化。

附圖說明

圖1是現有技術提供的CuInS₂/ZnS結構形成示意圖；