[發(fā)明專利]綠色量子點(diǎn)、其制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810904568.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN110819348B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小朋;趙海洋;謝陽(yáng)臘;蘇葉華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 納晶科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C09K11/88
• 分類號(hào): C09K11/88;H01L51/50;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 韓建偉;白雪

本發(fā)明公開了一種綠色量子點(diǎn)、其制備方法及其應(yīng)用。該綠色量子點(diǎn)具有CdSe/ZnSe_XS_1?X/ZnS結(jié)構(gòu)，包括：CdSe核；ZnSe_XS_1?X殼層，包覆在CdSe核的外圍，其中0X≤1；ZnS殼層，包覆在ZnSe_XS_1?X殼層的外圍。該綠色量子點(diǎn)具備大于90％的量子效率、半峰寬介于20?26nm之間，單分散性等特點(diǎn)，基于該綠色量子點(diǎn)的QLED器件具備高外量子效率、高器件壽命等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種綠色量子點(diǎn)、其制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

量子點(diǎn)(Quantum Dot,QD)，即尺寸通常在1～100nm之間，且具有量子限域效應(yīng)的半導(dǎo)體納米晶體。由于其特殊的光學(xué)和光電性質(zhì)，諸如極寬的吸收光譜，非常窄的發(fā)射光譜，很高的發(fā)光效率，通過(guò)調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的大小來(lái)調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的相應(yīng)帶隙，就能顯著地調(diào)節(jié)其電學(xué)、光學(xué)特性等。量子點(diǎn)在發(fā)光元件或光電轉(zhuǎn)換元件等多種元件中都有著廣泛的應(yīng)用前景，目前已經(jīng)被應(yīng)用于顯示、照明、太陽(yáng)能、防偽、生物熒光標(biāo)記等諸多領(lǐng)域。

基于量子點(diǎn)的發(fā)光二極管(quantum dot light-emitting diodes,QLED)具有啟亮電壓低、發(fā)光單色性好、低能耗、發(fā)光顏色可通過(guò)量子點(diǎn)尺寸調(diào)節(jié)和低成本的溶液法制備等優(yōu)點(diǎn)，在顯示領(lǐng)域和固態(tài)照明領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。但是從目前的研發(fā)成果來(lái)看，用于綠光QLED的量子點(diǎn)主要有兩種合成方法：

(一)傳統(tǒng)方法合成的綠色核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，諸如CdSe/ZnSe，CdSe/CdS，CdSe/ZnS等核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，雖然其熒光量子效率可以達(dá)到50-80％，但是這種結(jié)構(gòu)存在很多缺點(diǎn)。以最常用的CdSe核量子點(diǎn)為例，其較為合適的殼材料有ZnS、ZnSe、CdS。然而發(fā)明人發(fā)現(xiàn)存在下列幾個(gè)問(wèn)題：

(1)ZnS和CdSe的晶格失配度較高，核殼材料表面處存在較大的張力和缺陷，使得CdSe/ZnS的形貌分布不規(guī)則，進(jìn)而導(dǎo)致CdSe/ZnS結(jié)構(gòu)的綠色量子點(diǎn)的熒光量子效率較低；

(2)CdS與CdSe的晶格失配度較低，但CdS作為殼層只能產(chǎn)生很小的勢(shì)壘，電子波函數(shù)可以很容易地外泄到殼層表面，進(jìn)而導(dǎo)致CdSe/CdS結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；

(3)在CdSe量子點(diǎn)表面生長(zhǎng)ZnSe殼層往往需要更高的反應(yīng)溫度，且很難同時(shí)滿足量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和光學(xué)性能。

(二)也有通過(guò)一鍋法合成合金結(jié)構(gòu)的綠色量子點(diǎn)。比如：錢磊課題組于2015年所報(bào)道的CdSe@ZnS合金量子點(diǎn)，其器件結(jié)果在100cd·m^-2亮度下，T50壽命為90,000h，已能夠滿足商業(yè)化應(yīng)用，然而該種量子點(diǎn)材料的半峰寬接近30nm，這在很大程度上限制了其在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。而國(guó)內(nèi)的李林松課題組及韓國(guó)的Heesun Yang和Heeyeop Chae課題組在之前的工作中，雖然也均有報(bào)道半峰寬約22nm(業(yè)內(nèi)認(rèn)為半峰寬26nm為單分散性的標(biāo)準(zhǔn))的CdSe@ZnS/ZnS合金結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，且EQE能夠達(dá)到10％以上，然而在壽命方面均未表現(xiàn)出良好的性能。這主要是由于此類CdSe@ZnS/ZnS合金結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，合金化的CdSe@ZnS核的尺寸普遍在8～10nm之間，而要在如此大的核的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)比較理想的量子限域效應(yīng)，抑制其在電場(chǎng)作用下的俄歇效應(yīng)，其殼層所需的ZnS層厚度往往需要在3～5nm甚至更厚，而如此厚度的ZnS，將會(huì)大大提升QLED的啟動(dòng)電壓，從而加速Q(mào)LED器件的老化過(guò)程，無(wú)法得到較為理想的器件壽命。此外，在實(shí)際應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，大粒徑的綠色量子點(diǎn)在打印所用的高粘度墨水中存在溶解性較差的問(wèn)題，這將進(jìn)一步地限制此類合金結(jié)構(gòu)的CdSe@ZnS/ZnS綠色量子點(diǎn)在QLED的應(yīng)用前景。

因此，開發(fā)一類適用于QLED的單分散性、高EQE(外量子效率)、高器件壽命的可以發(fā)出綠光的量子點(diǎn)，是非常有意義且有廣闊市場(chǎng)前景的。

發(fā)明內(nèi)容