[發明專利]一種量子點及其制備方法

在審

• 申請號: 201711363565.6
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN109929558A
• 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: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;C09K11/02;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及其制備方法，其中，所述量子點包括量子點核，包覆量子點核的第一金屬層，包覆第一金屬層的第一半導體殼層，包覆所述第一半導體殼層的第二金屬層，包覆第二金屬層的第二半導體殼層；其中，所述第一金屬層中的金屬元素和第二金屬層中的金屬元素獨立地選自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一種或多種。金屬層能夠以量子點核表面的配體作為連接紐帶，與量子點核相鍵合，促使量子點核表面活化，有利于進一步的量子點外半導體殼層生長反應；同時金屬層中的金屬原子與量子點核通過上述鍵合所形成的晶體結構，能夠有效地鈍化量子點核表面、減少其表面缺陷并減小核殼之間的晶格失配，從而增強量子點材料的發光效率和尺寸均勻性。

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及其制備方法。

背景技術

量子點是一種在三個維度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，如發射波長連續可調、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材料在生物標記、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20nm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，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、有機磷、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，為了提高量子點的發光效率，需要盡可能地消除量子點表面暴露的懸掛鍵。現有技術通常采用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半導體殼層。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，陰離子的前驅體和第一金屬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）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色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。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種量子點及其制備方法與應用，旨在解決現有無鎘量子點材料的發光效率較低的問題。

本發明的技術方案如下：

一種量子點，其中，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。

所述的量子點，其中，所述量子點核的材料選自III-V族半導體材料或III-V族半導體材料與II-VI族半導體材料所組成的合金半導體材料。