[發明專利]一種錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201611183005.8
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106701083B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 張家雨;許瑞林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;C09K11/02;G01N21/64;H01L31/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭立發

本發明公開了一種錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料及其制備方法和應用，所述熒光材料為在Ⅱ型量子點A/B的內核A中摻雜入Mn²⁺形成錳離子摻雜Ⅱ型量子點A:Mn/B，再包覆高質量的寬禁帶ZnS殼層，即得所述錳離子摻雜Ⅱ型量子點(A:Mn/B/ZnS)熒光材料。相對于現有技術，本發明通過在Ⅱ型量子點中引入摻雜的二價錳離子Mn²⁺作為能量中轉站和激子耦合器，克服Ⅱ型激子(振子強度低)易被缺陷捕獲的弱點，從而提高了Ⅱ型激子的發光效率。

技術領域

本發明公開了一種錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料及其制備方法和應用，屬于熒光材料技術領域。

背景技術

Ⅱ型半導體量子點的重要特征之一是Ⅱ型激子的電子和空穴具有較好的空間分離，其振子強度弱，輻射速率較小，容易受到非輻射缺陷的影響，從而具有較低的熒光量子效率。高溫成核生長以及長時間的退火可以起到減少缺陷的作用，來提高Ⅱ型激子的發光，但效率不高。

發明內容

發明目的：針對上述技術問題，本發明提供了一種錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料及其制備方法和應用。

技術方案：本發明提供了一種錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料，在Ⅱ型量子點AB中摻雜入Mn²⁺形成錳離子摻雜Ⅱ型量子點A:Mn/B，再包覆高質量的寬禁帶ZnS殼層，即得所述錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料。

作為優選，所述II型量子點A/B是CdS/ZnSe、ZnSe/CdS、ZnTe/ZnSe或者ZnSe/ZnTe等，其由兩種能帶結構錯開的不同材料所構成，在激發后，電子處于導帶較低的一種材料，空穴處于價帶較高的另一種材料；如：1.A為CdS，B為ZnSe，激發后電子處于CdS層，空穴處于ZnSe層；2.A為ZeTe，B為ZnSe，激發后電子處于ZnSe層，空穴處于ZnTe層。

作為另一種優選，所述Ⅱ型量子點熒光材料在遠離表面的內核層中引入Mn²⁺摻雜來作為Ⅱ型激子的能量中轉站和耦合器。

本發明還提供了所述錳離子摻雜Ⅱ型量子點熒光材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備成核摻雜半導體量子點A：Mn：利用硬脂酸錳和過量的S制備晶核MnS，再包覆A殼層材料，制備摻雜量子點A:Mn，提純所得量子點并溶解，作為下一步殼層包覆的晶核；

(2)包覆高質量的B殼層和ZnS殼層：利用含有殼層元素的前驅體溶液，采用高溫快速包覆方法包覆高質量的B殼層和ZnS殼層，得到含有A:Mn/B/ZnS量子點的溶液；

(3)提純步驟(2)制得的A:Mn/B/ZnS量子點，即得所述熒光材料。

作為優選，所述步驟(1)中，在包覆A殼層材料之前先包覆一層ZnS過渡層，有利于Mn的擴散。

作為另一種優選，所述步驟(2)中包覆高質量的B殼層和ZnS殼層，包覆方法包括以下步驟：把含有B殼層的一前驅體溶液加熱，注入步驟(1)所得晶核，然后注入一定的B殼層的另一前驅體溶液，形成A:Mn/B，退火；再注入ZnS的前驅體溶液，形成ZnS殼層，并退火，即得含有A:Mn/B/ZnS量子點的溶液。

本發明所述熒光材料優選在Ⅱ型量子點CdS/ZnSe中摻雜入Mn²⁺形成錳離子摻雜Ⅱ型量子點CdS:Mn/ZnSe，然后再包覆高質量的寬禁帶ZnS殼層，所形成的熒光材料，其制備方法包括以下步驟：

(1)制備摻雜半導體量子點CdS:Mn：利用硬脂酸錳和過量S粉制備得硫化錳納米粒子，再包覆一定厚度的CdS(中間可引入一ZnS薄層作為過渡層)，退火一定時間，最后提純溶解于少量十八烯ODE溶劑中，從而制備得摻雜量子點CdS:Mn；