[發明專利]一種量子點組合物及其制備方法

在審

• 申請號: 201711363561.8
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN109929545A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 楊一行;聶志文
• 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;C09K11/70;C09K11/88;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發明公開一種量子點組合物及其制備方法，所述量子點組合物包括量子點和介質，所述量子點包括量子點核，包覆所述量子點核的金屬層，包覆所述金屬層的半導體殼層，其中，所述金屬層中的金屬元素選自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一種或多種。本發明提供了一種具有金屬層的半導體核殼量子點作為量子點組合物中的量子點發光材料；所述金屬層能夠增強量子點的發光效率；所述金屬層還能夠提升量子點的發光效率和尺寸均勻性；所述量子點由于具有更高效的量子點材料發光效率，能夠實現量子點組合物良好的性能，因而更能滿足半導體應用對量子點材料的綜合性能要求，是一種適合半導體器件及顯示技術的理想量子點發光材料。

技術領域

本發明涉及量子點技術領域，尤其涉及一種量子點組合物及其制備方法。

背景技術

量子點是一種在三個維度尺寸上均被限制在納米數量級的特殊材料，這種顯著的量子限域效應使得量子點具有了諸多獨特的納米性質：發射波長連續可調、發光波長窄、吸收光譜寬、發光強度高、熒光壽命長以及生物相容性好等。這些特點使得量子點在生物標記、平板顯示、固態照明、光伏太陽能等領域均具有廣泛的應用前景。

量子點的尺寸通常在20納米以下，因此量子點材料的比表面積非常大，量子點的表面特性和性質對于量子點的性能影響非常顯著。量子點表面存在著大量的懸掛鍵（dangling bonds），這些懸掛鍵中一部分連接著反應過程中所加入的有機配體（例如有機胺類、有機羧酸類、有機膦、硫醇等），另一部分則暴露于外界環境，容易與外界環境發生反應，同時暴露的懸掛鍵會在能帶隙中形成缺陷態和缺陷能級，這也是造成非輻射躍遷損失并導致量子點發光效率降低的重要原因。因此需要盡可能地消除量子點表面暴露的懸掛鍵。通常有兩種方法來消除量子點表面暴露的懸掛鍵從而有效鈍化量子點：一是通過在暴露的懸掛鍵上連接有機配體；二是通過在暴露的懸掛鍵外繼續生長無機外殼層。因此制備具有核殼結構的量子點已經成為實現量子點優異光學性能所普遍采用的方案。

當前用于光電領域的半導體膠體量子點大多是通過金屬有機物熱分解合成法來制備的。在這種方法中，陰離子的前驅體和陽離子前驅體的反應體系在高溫下達到反應物的瞬間過飽和從而發生短時間內的成核反應和后續的生長反應，最終形成具有良好尺寸單分布性的量子點。

在光電領域的半導體量子點材料體系中，無鎘量子點由于不僅具有量子點優異的發光特性且同時不含重金屬鎘（Cd）具有環保綠色的特點而越來越受到關注。但在發光效率和發光純度（即發光峰寬度）等光電應用中非常重要的指標比較中，無鎘量子點的性能還是會顯著落后于經典的含鎘量子點體系（如CdSe）。無鎘量子點的制備目前普遍采用的同樣是與含鎘量子點類似的金屬有機物熱分解熱注入法，在量子點結構設計上也同樣采用核殼結構來提高無鎘量子點的發光效率和材料穩定性。但是由于無鎘量子點核、制備所使用的前驅體種類和活性等方面與含鎘量子點所存在的差異，使得無鎘量子點在核殼結構體系的形成中要想實現更少晶體缺陷、更均勻尺寸分布等要求會變得更加困難，這也是造成目前無鎘量子點的性能要大大落后于含鎘量子點體系的主要原因。

已有技術已經針對上述問題對無鎘量子點的核殼結構設計和制備方法進行了優化。在專利US8,247,073B2中公開了一種具有非半導體緩沖殼層的無鎘量子點核殼結構，即在無鎘量子點的內核和外殼之間插入了一層非半導體的硫族元素緩沖中間殼層，可以改善無鎘量子點的發光性能。但在該公開專利的實施例效果中綠色無鎘量子點的發光量子產率仍均低于50%，發光峰寬在40-50納米之間，相比于含鎘量子點體系（綠色含鎘量子點量子產率一般在70%以上）仍有一定差距。