[發明專利]第III-V族/鋅硫屬化物合金化的半導體量子點

有效

• 申請號: 201810020740.X
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN108048084B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 史蒂文·丹尼爾斯;詹姆斯·哈里斯;保羅·安東尼·格拉維;凱瑟琳·奧查德;阿倫·納拉亞納斯瓦米
• 申請（專利權）人: 納米技術有限公司
• 主分類號: C09K11/70
• 分類號: C09K11/70;C09K11/02;C09K11/56;C09K11/88;C01B25/14;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 程紓孟

在II?VI族分子加晶種簇存在下制備窄分布、明亮、單分散的光致發光量子點的規模化方法，所述分子加晶種簇由鋅鹽和硫醇或硒醇化合物的反應原位制造。示例性量子點具有含有銦、磷、鋅和硫或硒的核心。

本申請是申請日為2014年3月13日、發明名稱為“第III-V族/鋅硫屬化物合金化的半導體量子點”、國際申請號為PCT/IB2014/001045并且中國國家申請號為201480015983.4的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及半導體納米粒子。更具體地，其涉及光致發光的第III-V族量子點如用鋅硫屬化物合金化的InP的合成。

背景技術

第III-V族量子點(QDs)，如InP，作為含重金屬納米粒子例如鎘硫屬化物的替代物，是用于商業應用的有利材料。已經探索了大量合成第III-V族核心和第III-V族/ZnX(X＝S，Se)核心/殼量子點的方法，包括熱注射和單一來源前體方法。熱注射包括在高溫下快速注射前體，當反應溫度下降時引發納米粒子成核。此方法通常限于產生少量的QD，這是因為注射大體積的前體所需要的時間對于迅速成核而言太長。大規模熱注射方法通常導致不均一的粒子尺寸分布。

單一來源前體方法采用含有將要并入納米粒子材料中的所有元素的分子簇化合物，其在高溫下分解以開始納米粒子的形成。然而，所述方法的缺點之一是納米粒子化學計量是固有地通過簇化合物的組成決定。其它合成膠狀量子點的策略包括在溶液中加熱前體，且在反應期間添加其它試劑。

在標題為“納米粒子材料的制備(Preparation of Nanoparticle Material)”的美國專利號7,588,828(2009年9月15日公開，其全部內容以引用方式并入本文中)中，我們公開了使用第II-VI族分子簇作為納米粒子生長的模板來合成第III-V族半導體的可規模化“分子加晶種(seeding)”方法。分子簇可以在添加到反應燒瓶中之前形成，或由合適的試劑原位形成。在一個實施例中，使用鋅簇[Zn₁₀S₄(S(C₆H₅))₁₆][NH(C₂H₅)₃]₄作為ZnS“晶種”的來源以充當InP納米粒子生長的模板。

InP量子點合成中的挑戰是獲得在可見光光譜的藍光區中的發射。為了大到足以發射藍光的InP帶隙，需要非常小的粒徑，在此大小下，InP粒子是介于簇和納米粒子之間的中間體。因此，該粒子高度不穩定。由于ZnS的塊體帶隙比InP寬得多，因此，通過將ZnS合金化到InP核心中，可以保持其物理尺寸，同時使其吸收和發射藍移。因此，增加合金化到InP核心中的Zn的量的策略對于其中增強的藍光吸收和發射具有益處的應用是有利的，例如量子點發光二極管。