[發(fā)明專利]高熒光效率核殼結(jié)構(gòu)無鎘量子點(diǎn)及其制備方法和用途

有效

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• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107502335B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧正濤;沈煒;向愛雙
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/70;H01L33/06;H01L33/28;H01L33/30;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南通市永通專利事務(wù)所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發(fā)明公開了一種一種高熒光效率核殼結(jié)構(gòu)無鎘量子點(diǎn)及其制備方法和用途，制備時(shí)，配置含In的前驅(qū)體溶液，在該前驅(qū)體液中引入ZnX2，X為Cl、Br、I中的一種或幾種的混合物，將該前驅(qū)液加熱到，并實(shí)現(xiàn)該體系的惰性環(huán)境；將含P的前驅(qū)液注入上述含In的前驅(qū)液中，反應(yīng)生成InP的量子點(diǎn)核；然后在反應(yīng)中，加入ZnS前驅(qū)液，直接在InP量子點(diǎn)核外合成第一層ZnS的殼；接下來，再繼續(xù)合成第二層、第三層ZnS殼或更多層ZnS殼，形成薄核厚殼的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所得到的薄核厚殼結(jié)構(gòu)的InP/ZnS無鎘量子點(diǎn)材料，受高能UV光激發(fā)后發(fā)藍(lán)光，其發(fā)光效率可達(dá)76%，并且對水、氧等具有穩(wěn)定性；可應(yīng)用于發(fā)光二極管，通電發(fā)出藍(lán)光。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于發(fā)光二極管以及電致發(fā)光顯示器件的量子點(diǎn)材料制造領(lǐng)域，具體涉及一種核殼結(jié)構(gòu)無鎘量子點(diǎn)的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

具有量子效應(yīng)的半導(dǎo)體納米晶體材料具有諸如高吸光性、受激所發(fā)出熒光效率高、半峰寬窄、峰位可調(diào)等特性，已經(jīng)被應(yīng)用于太陽能、光電探測、發(fā)光器件以及熒光生物檢測等領(lǐng)域。但是量子點(diǎn)材料應(yīng)用于電致發(fā)光的發(fā)光二極管以及相應(yīng)顯示器件，尤其是藍(lán)光發(fā)光二極管還存在很大技術(shù)挑戰(zhàn)。目前用于電致發(fā)光二極管的量子點(diǎn)材料主要是具有CdSe/ZnS核殼結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米晶體量子點(diǎn)。該體系在商業(yè)應(yīng)用上最大的問題是含有重金屬鎘Cd和藍(lán)色鎘系量子點(diǎn)的不穩(wěn)定性。因此，開發(fā)高性能且不含鎘的量子點(diǎn)材料非常重要。磷化銦(InP)體系的量子點(diǎn)材料，因其不含重金屬，且波爾激發(fā)半徑大、發(fā)光譜范圍可調(diào)等特點(diǎn)，已經(jīng)被作為鎘系量子點(diǎn)的替代材料之一。近幾年以來，研究者對InP/ZnS核殼結(jié)構(gòu)的紅色和綠色量子點(diǎn)進(jìn)行了深入研究，并已經(jīng)將這些材料商業(yè)化，用在光致發(fā)光的發(fā)光二極管液晶顯示器件中，提高該器件的顯示色域值。

受激發(fā)藍(lán)光的量子點(diǎn)在電致發(fā)光的白光LED燈以及顯示器件上有廣泛的應(yīng)用前景。白光LED燈因其成本低、發(fā)光效率高、顯色指數(shù)高、壽命長、功耗低、環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的白熾燈泡。白光LED燈通過搭配紅、綠、藍(lán)三原色LED芯片，或者通過在發(fā)藍(lán)光的LED芯片上涂覆發(fā)黃/綠光和紅光的熒光粉得到需要的白光。目前，藍(lán)色量子點(diǎn)應(yīng)用在白光LED或者電致發(fā)光顯示器件上還存在如下問題：(1)該量子點(diǎn)納米半徑比紅色、綠色量子點(diǎn)更小，其對制備方法和工藝要求更高，所合成的量子點(diǎn)材料相比于綠色或者紅色量子點(diǎn)材料穩(wěn)定性要差；(2)因合成方法的局限，所制得的藍(lán)色量子點(diǎn)發(fā)光效率低，文獻(xiàn)上顯示InP體系的藍(lán)色量子點(diǎn)發(fā)光效率不超過50％。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種有效提高量子點(diǎn)的發(fā)光效率以及穩(wěn)定性的高熒光效率核殼結(jié)構(gòu)無鎘量子點(diǎn)及其制備方法和用途。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種高熒光效率核殼結(jié)構(gòu)無鎘量子點(diǎn)，其特征是：由下列方法制成：

配置含In的前驅(qū)體溶液，在該前驅(qū)體液中引入ZnX2，X為Cl、Br、I中的一種或幾種的混合物，將該前驅(qū)液加熱到，并實(shí)現(xiàn)該體系的惰性環(huán)境；將含P的前驅(qū)液注入上述含In的前驅(qū)液中，反應(yīng)生成InP的量子點(diǎn)核；然后在反應(yīng)中，加入ZnS前驅(qū)液，直接在InP量子點(diǎn)核外合成第一層ZnS的殼；接下來，再繼續(xù)合成第二層、第三層ZnS殼或更多層ZnS殼，形成薄核厚殼的結(jié)構(gòu)。

一種高熒光效率核殼結(jié)構(gòu)無鎘量子點(diǎn)的制備方法，其特征是：配置含In的前驅(qū)體溶液，在該前驅(qū)體液中引入ZnX2，X為Cl、Br、I中的一種或幾種的混合物，將該前驅(qū)液加熱，并實(shí)現(xiàn)該體系的惰性環(huán)境；將含P的前驅(qū)液注入上述含In的前驅(qū)液中，反應(yīng)生成InP的量子點(diǎn)核；然后在反應(yīng)中，加入ZnS前驅(qū)液，直接在InP量子點(diǎn)核外合成第一層ZnS的殼；接下來，再繼續(xù)合成第二層、第三層ZnS殼或更多層ZnS殼，形成薄核厚殼的結(jié)構(gòu)。

所述含In前驅(qū)液，其溶劑為含有不飽和長鏈的有機(jī)溶劑；

所述含In前驅(qū)液，包含鹵化銦無機(jī)鹽；

所述含In前驅(qū)液，包含鹵化鋅無機(jī)鹽；