[發明專利]核殼量子點材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810403829.4
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN110408378A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 鄧承雨;楊一行;錢磊;謝相偉
• 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;C09K11/06;C09K11/66;C09K11/67;C09K11/87;C09K11/85;C09K11/86;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 官建紅

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種核殼量子點材料及其制備方法。該核殼量子點材料，包括鈣鈦礦量子點核，所述鈣鈦礦量子點核表面摻雜有第二過渡系金屬。第二過渡系金屬離子摻雜到鈣鈦礦量子點核表面后則會形成雙價帶，從而修補鈣鈦礦量子點核斷裂的晶界，進而修補了鈣鈦礦量子點核表面的缺陷態，最終保證該核殼量子點材料在各種環境溫度下都能有高發光色域和純度，使顯示器件具有穩定的發光性能。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種核殼量子點材料及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦量子點材料是一類有著與鈦酸鈣(CaTiO₃)相同晶體結構的材料，在2009年第一次將鈣鈦礦量子點材料應用于光電器件并獲得較高的光電能量轉換效率之后，近年來逐漸走進研究者們的視野。作為一種新型的光學材料，鈣鈦礦量子點材料有著極其令人滿意的材料特性：制備成本低，合成流程簡單，具有鹵素的可調節性，對光的感應和發光的范圍幾乎覆蓋了全部的可見光波長，這就為不同的光學器件制備提供了良好的便利條件。

然而由于鈣鈦礦量子點結構中存在著大量的晶界，這些斷裂的晶界上就會存在著大量的表面缺陷態，缺陷態會束縛掉薄膜中的自由電荷載流子，從而嚴重的影響了鈣鈦礦量子點結構的光物理特性。另外鈣鈦礦量子點材料的晶型結構對溫度的變化十分敏感，與之相對應的是晶型結構直接決定了鈣鈦礦量子點的發光性能。在常溫下理想的鈣鈦礦材料有著簡單的立方晶體結構，由角共享的B-X-B鍵角為180°的角共享BX₆八面體網絡和位于中心的大陽離子組成。但是在高溫或低溫條件下鈣鈦礦量子點的立方晶體結構會發生向無定型晶型轉變，這將極大的影響鈣鈦礦量子點的色域和發光效率。

如果將第二過渡系金屬離子摻雜在鈣鈦礦量子點核表面，并在鈣鈦礦量子點核包覆上有機酸，會引入新的光學、電學、磁學性質到原量子點中。包覆第二過渡系金屬離子后的鈣鈦礦量子點具有新的量子點結構，該結構可以修補鈣鈦礦量子點核斷裂的晶界，修補鈣鈦礦量子點表面的缺陷態，從而保證各種溫度下顯示器件的發光性能。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種核殼量子點材料及其制備方法，旨在解決現有鈣鈦礦量子點核表面易存在斷裂的晶界，從而使量子點發光性能不穩定的技術問題。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明一方面提供一種核殼量子點材料，包括鈣鈦礦量子點核，所述鈣鈦礦量子點核表面摻雜有第二過渡系金屬。

本發明另一方面提供一種核殼量子點材料的制備方法，包括如下步驟：

提供第二過渡系金屬前驅體和鈣鈦礦量子點核；

將所述第二過渡系金屬前驅體和所述鈣鈦礦量子點核混合后，依次進行第一加熱處理和退火處理，得到表面摻雜有第二過渡系金屬的鈣鈦礦量子點核；

將所述表面摻雜有第二過渡系金屬的鈣鈦礦量子點核包覆一層N型半導體殼，得到所述核殼量子點。

本發明提供的核殼量子點材料，在鈣鈦礦量子點核表面摻雜有第二過渡系金屬，第二過渡系金屬離子摻雜到鈣鈦礦量子點核表面后則會形成雙價帶，從而修補鈣鈦礦量子點核斷裂的晶界，進而修補了鈣鈦礦量子點核表面的缺陷態，最終保證該核殼量子點材料在各種環境溫度下都能有高發光色域和純度，在高溫或低溫條件下可保持半峰寬小于40nm，量子效率大于65％，具有穩定的發光性能。

本發明提供的核殼量子點材料的制備方法是一種制備具有第二過渡系金屬摻雜鈣鈦礦量子點核的方法，該制備方法可以控制鈣鈦礦量子點合成過程中成核的大小以及保護鈣鈦礦量子點核的晶型在不同溫度下不發生轉變，從而保證制得的核殼量子點材料在各環境溫度下都能有高發光色域和純度。該制備方法易于制備，重復性好，所需工藝設備簡單廉價、不需要真空條件、高溫、或者高的電場條件，易于大規模生產；最終制得的核殼量子點材料。

具體實施方式