[發明專利]核殼量子點制備方法、量子點光電器件

有效

• 申請號: 201910543254.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110423616B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 周健海;蔡祥周
• 申請（專利權）人: 納晶科技股份有限公司
• 主分類號: C09K11/88
• 分類號: C09K11/88;B82Y20/00;B82Y40/00;H01L33/50
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 胡擁軍;糜婧

本發明公開了核殼量子點制備方法以及量子點光電器件。其中，核殼量子點制備方法，包括以下步驟：提供第一量子點、第二量子點、配體以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，第二量子點的平均粒徑小于第一量子點的平均粒徑；混合第一量子點、第二量子點、配體以及第一溶液形成反應體系，在反應體系中，第二量子點逐漸溶解，第二量子點的溶解產物在第一量子點外生長形成殼層，從而制得核殼量子點。本發明核殼量子點的合成步驟簡單，反應時間短，重復性好，有利于大規模生產核殼量子點，同時也有利于獲得單分散性好的核殼量子點。

技術領域

本發明涉及量子點材料技術領域，尤其涉及核殼量子點制備方法、量子點光電器件。

背景技術

在納米材料中，尺寸在量子限域范圍內的溶液半導體納米晶(溶液量子點)以其優異的光學性質，如熒光量子產率高、吸收帶寬、發射峰窄、光學穩定性好，引起了科學界和工業界的廣泛關注。在生物標記與成像、發光二極管、激光、量子點光伏器件等領域，量子點研究已經成為各自領域的熱點之一。在顯示(量子點背光源電視)、照明等影響人們日常生活的領域，量子點已經得到了實際應用。特別在顯示領域，相比于有機熒光材料和無機熒光粉，量子點能夠更加真實地還原圖像色彩，實現全色域覆蓋，進而提升畫面的質感和立體感。

作為一類新興發光和光電材料，溶液量子點的合成化學至今是其發展的決定性因素。相比于單一組分的核量子點來說，核殼量子點具有更高的光學和化學穩定性。制備核殼量子點時，尤其在殼層生長過程中，需要解決兩個關鍵的問題，一是盡可能地避免殼層前體的自成核，另一個是保證殼層前體在核量子點表面均勻地生長。

2003年，本領域的研究人員提出了交替離子層吸附生長法(SILAR)在CdSe量子點上生長厚度可控的CdS殼層，也即：首先測定CdSe量子點的濃度，得到包覆每一層CdS所需的陰離子前驅體、陽離子前驅體的量，并將陰離子前驅體、陽離子前驅體交替加入，前驅體能夠很好地吸附在量子點的表面，從而有利于抑制陰離子前驅體與陽離子前驅體的自成核現象。采用SILAR法后，核殼量子點形貌和尺寸分布都比較好，熒光半峰寬窄。但是SILAR法只適用于薄層核殼量子點的包覆，隨著殼層的增加，每一層所需要的前驅體的量就會相應的增加，這樣在包覆的過程中，陰離子前驅體與陽離子前驅體容易自成核。另外，前驅體濃度的增加會改變量子點的形貌，核殼量子點的形貌會向非球形轉變。于是，本領域的研究人員在2007年進一步發展了熱循環交替離子層吸附生長法(TC-SILAR)，即低溫注入前驅體，降低前驅體的反應活性，使其很好的、均勻的吸附在量子點的表面，然后升高溫度進行反應。采用這種方法，隨著殼層厚度的增加，核殼結構依然保持球形形貌。此外，2013年，另一組研究人員發展了一種合成核殼量子點的方法，即在300℃下，利用油酸鎘和辛硫醇作為形成CdS殼層的前驅體，合成了發射半峰寬很窄的CdSe/CdS核殼結構，熒光半峰寬處于單顆粒熒光的范圍內，最窄達到了65.3meV，熒光量子產率接近100％。

但是目前發展的各種核殼量子點的合成方法存在反應時間長、反應過程繁瑣、成本高、能耗大等缺點，不利于核殼量子點的大規模生產。形成核層所需的前驅體的用量隨著殼層厚度的增加越來越大，在殼層合成過程中，隨著前驅體的不斷加入，容易出現自成核，使得量子點的尺寸形貌單分散變差，熒光半峰寬變窄等現象，而且也很難進行一些復雜結構或者特殊結構量子點的合成。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種核殼量子點制備方法，解決殼層生長過程中的自成核現象，獲得單分散性好的核殼量子點。

根據本發明的一個方面，提供一種核殼量子點制備方法，包括以下步驟：

提供第一量子點、第二量子點、配體以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，上述第二量子點的平均粒徑小于上述第一量子點的平均粒徑；

混合上述第一量子點、上述第二量子點、上述配體以及上述第一溶液形成反應體系，在上述反應體系中，上述第二量子點逐漸溶解，上述第二量子點的溶解產物在上述第一量子點外生長形成殼層，從而制得核殼量子點。