[發明專利]量子點及其制備方法

在審

• 申請號: 201811157455.9
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號: CN110964507A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 聶志文;楊一行
• 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;C09K11/70;C09K11/88;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

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種量子點及其制備方法。所述制備方法，包括如下步驟：提供III族陽離子前驅體和配體，所述III族陽離子前驅體包括一種或多種金屬鹵化物前驅體以及一種或多種金屬氧化物前驅體和/或一種或多種金屬氫氧化物前驅體；將所述III族陽離子前驅體和配體溶于溶劑中，在第一溫度條件下進行加熱處理，得到混合溶液；將所述混合溶液繼續升溫至第二溫度，然后向所述混合溶液中加入V族陰離子前驅體，進行成核反應，得到III?V族量子點核溶液。所述制備方法不僅技術穩定、工藝簡單、成本低，有利于后期規模化制備，而且所制備的量子點不僅提高發光效率，更有利于厚外殼層的生長。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種量子點及其制備方法。

背景技術

量子點，也稱為半導體納米晶，其顆粒半徑接近或小于激子波爾半徑。由于“量子尺寸”效應的存在，隨著量子點的尺寸進一步減小時，連續的能級結構會逐漸向分立、不連續的能級結構轉變。在受一定波長能量的光激發后，價帶中吸收一定能量的光子被激發到導帶，而處于激發態的電子會從導帶躍遷至價帶，并以光的形式釋放能量，發出顯著的熒光現象。因此，通過一定的方式來調整量子點的尺寸和化學組成可以使其發射光譜覆蓋整個可見光區，甚至是近紅外區。高質量的量子點的制備通常是采用溶液法制備，一方面量子點作為膠體溶液具有高分散性，從而便于物理操作；另一方面量子點具有的高色純、寬色域和高穩定性等優點，是新一代顯示技術的核心材料。

迄今，關于II-VI族量子點在合成和制備方面已經日趨成熟，所制備的量子點不僅質量高，且熒光性能優良。同時，高性能器件所使用的量子點多基于II-VI族化合物所構筑，尤其是紅、綠色量子點，不僅發光效率高、且熒光壽命長，均可達到商業應用需求。但是，由于II-VI族量子點本身含有受限制的重金屬元素，它們在實際應用和發展中受到了嚴格限制。反之，相比于II-VI族量子點，以InP為典型代表的III-V族量子點具有許多無比優越的性能。一方面，InP量子點的波爾半徑為13nm，大的波爾半徑使其受到的量子點效應更強；另一方面，InP量子點不含有受限制的重金屬元素，符合綠色環保理念，且無內在毒性，被視為替代傳統毒性強、污染嚴重的II-VI族鎘基量子點的最重要的核心材料，同時也是突破現有顯示技術的關鍵。

InP量子點存在一些不足：首先，與由離子鍵鍵合而成的傳統型II-VI族量子點相比，InP量子點中In和P元素是通過共價鍵鍵合而成，所制備的量子點穩定性通常較差。其次，InP量子點的表面存在大量的P懸掛鍵，懸掛鍵的存在作為非輻射復合躍遷中心會大大降低其發光效率，通常InP核的發光效率低于1％。為進一步制備高發光效率的量子點，需要在其外面包覆一層或多層寬帶隙的外殼層材料，這樣的核殼結構可以有效的將局限在核中的載流子與充當非輻射復合躍遷中心的表面態分開，從而大大提高其發光效率。目前，常用的外殼層材料選擇為ZnSe或ZnS，由于InP與ZnSe或ZnS間均存在較大的晶格適配度，因此ZnSe或ZnS外殼層均難以有效的生長在InP表面，使得最終核殼結構量子點發光效率較低。通常，合成質量較高的量子點外殼層的厚度不超過2nm，且穩定性較差。一方面，由于薄外殼層不利于激子的完美束縛，容易造成電子或空穴波函數離域至外殼層中，這極大的限制了其在新型顯示中的應用。另一方面，由于P源選擇有限，且其活性太強，高溫注入瞬間，大量P單體用于成核，成核后未有足夠的P單體用于后續外殼層的生長。因此，成核后的粒子進一步進行奧斯特瓦爾德熟化生長，最終量子點的尺寸分布相對較差，峰寬較寬。

目前，基于InP量子點的制備方法通常采用的是兩鍋法，即先進行InP核的制備，然后向清洗后的核溶液中加入過渡殼或外殼所需要的前驅體。所述方法升溫速率的控制要求精確，且無論成核與長殼過程均需要較長的反應時間，而且外殼層前驅體加入過程中容易自發成核，不利于后續外殼層的生長。

因此，現有技術有待改進。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種量子點及其制備方法，旨在解決現有量子點穩定性差和發光效率低，制備方法時間長、成本高和效率低的技術問題。