[發明專利]一種鋁摻雜半導體量子棒及其制備方法和用途

在審

• 申請號: 201810305087.1
• 申請日: 2018-04-08
• 公開（公告）號: CN108329913A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 孫小衛;王愷;周劭臣;劉皓宸
• 申請（專利權）人: 深圳撲浪創新科技有限公司;南方科技大學
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明涉及一種鋁摻雜半導體量子棒及其制備方法和用途，所述鋁摻雜半導體量子棒具有核殼結構，核為CdSe、CdTe、CdS、ZnSe、CdTe、CuInS、InP、CuZnSe或ZnMnSe中的任意一種或至少兩種的混合物，殼層為Al摻雜的殼基材，所述殼基材為CdS、ZnO、ZnS、ZnSe或ZnTe中的任意一種或至少兩種的混合物。本發明不改變核材料的結構和組成，而是鋁原子融入量子棒殼材料的晶格中，在量子棒表面形成一層鈍化層，提高量子棒的光穩定性，不僅穩定性更高，而且不易引起猝滅。

技術領域

本發明涉及發光材料技術領域，尤其涉及一種鋁摻雜半導體量子棒及其制備方法和用途。

背景技術

半導體量子棒是一種直徑在10nm以下而長度在10～100nm的納米晶體材料。因其較小的尺寸而產生的量子效應使量子棒具有的獨特的光電性質，如熒光特性。與半導體量子點類似，量子棒的熒光發射波長和量子效率可以通過改變量子棒本身的尺寸或組成成分來調控。比起傳統的有機發光材料，量子棒的熒光半峰寬窄、對稱性高，具有較長的熒光壽命，抗光漂白；另外，量子棒的長形形態使得其具有量子點不具備的發射偏振光的特性，因此近年來吸引了廣泛的研究關注。

目前關于量子點的合成研究有很多，但對量子棒的合成研究相對較少。這是因為量子棒的形成需要晶體沿一定軸向生長并保持量子尺寸效應，對反應控制，配方選擇都要求較高，從而使得量子棒的制備比量子點更有難度。

CN104134731A與CN106283398A分別公布了一種短波長和長波長發射量子棒的制備方法，均是在高溫下，通過采用一定的配方使得鋅化合物或鎘化合物核心上沿一定軸向生長出硫化鋅、硫化鎘等半導體殼層，最后達到生成量子棒的目的。

盡管通過上述方法可以獲得良好熒光性能的量子棒晶體，但一般量子棒在長時間光激發下會產生熒光強度下降，半峰寬變寬，峰位移動等問題，限制了其在光電領域的應用。因此，如何獲得穩定性能更好的量子棒成了目前研究的重要課題之一。

發明內容

鑒于現有制備量子棒技術中存在的操作溫度高，反應較難控制，且生成的量子棒穩定性不佳等問題，本發明的目的之一在于提供一種溫和、可控性高的量子棒制備方法，制備出更高光穩定性的量子棒。

為達此目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種鋁摻雜半導體量子棒，所述鋁摻雜半導體量子棒具有核殼結構，核為CdSe、CdTe、CdS、ZnSe、CdTe、CuInS、InP、CuZnSe或ZnMnSe中任意一種或至少兩種的混合物，所述混合物典型但非限制性實例有：CdSe和CdTe的混合物，CdS和ZnSe的混合物，CdTe和CuInS的混合物，InP和CuZnSe的混合物，CuZnSe和ZnMnSe的混合物，CdSe、CdTe和CdS的混合物，ZnSe、CdTe和CuInS的混合物，InP、CuZnSe和ZnMnSe的混合物，CdSe、CdTe、CdS、ZnSe和CdTe的混合物等，殼層為Al摻雜的殼基材，所述殼基材為CdS、ZnO、ZnS、ZnSe或ZnTe中任意一種或至少兩種的混合物，所述混合物典型但非限制性實例有：CdS和ZnO的混合物，ZnS和ZnSe的混合物，ZnSe和ZnTe的混合物，CdS、ZnO和ZnS的混合物，CdS、ZnO、ZnS、ZnSe和ZnTe的混合物等。

現有技術中直接在核材料上摻雜鋁的方法也能一定程度上提高其光穩定性，但光催化效率的穩定與熒光效率的穩定性是完全不同的技術問題。如圖1所示，本發明不改變核材料的結構和組成，而是鋁原子融入量子棒殼材料的晶格中，在量子棒表面形成一層鈍化層，提高量子棒的光穩定性，不僅穩定性更高，而且不易引起猝滅。

優選地，所述核材料為CdSe。

優選地，所述殼材料為CdS。

第二方面，本發明提供一種如第一方面所述的鋁摻雜半導體量子棒的制備方法，包括如下步驟：