[發(fā)明專利]III-V族量子點的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910586724.1
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110373187B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭笑剛;徐哲恒
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);納晶科技股份有限公司
• 主分類號: C09K11/70
• 分類號: C09K11/70;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 梁文惠

本發(fā)明提供了一種III?V族量子點的制備方法。該制備方法包括：步驟S1，使第一三烷基膦配體和第一III族元素前體反應(yīng)，制備得到第二III族元素前體；步驟S2，使第二III族元素前體、V族元素前體反應(yīng)，得到第一III?V族納米簇；步驟S3，將第一III?V族納米簇、第三III族元素前體和可選的第二三烷基膦配體混合進(jìn)行反應(yīng)，制備得到含III?V族量子點的第一產(chǎn)物體系。使用第一三烷基膦配體和第一III族元素前體形成的第二III族元素前體在室溫下可溶且空間位阻較小，可以形成具有接近一致性狀和尺寸極小的第一III?V族納米簇，進(jìn)而可以形成幾乎單分散的III?V族量子點，實現(xiàn)了尺寸和粒徑分布的有效控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及量子點合成領(lǐng)域，具體而言，涉及一種III-V族量子點的制備方法。

背景技術(shù)

尺寸在量子限域范圍內(nèi)的膠體半導(dǎo)體納米晶(量子點QDs)作為工業(yè)常見的光發(fā)光器件發(fā)射源如在顯示、生物醫(yī)藥標(biāo)記、固態(tài)照明等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。雖然量子點的尺寸可調(diào)、本征發(fā)光純度高、可以作為理想的發(fā)射器發(fā)射源，但是以CdSe為基礎(chǔ)的量子點通常被認(rèn)為是工業(yè)上唯一可直接生產(chǎn)應(yīng)用的量子點。盡管量子點還存在穩(wěn)定性問題，但是最近合成的含鉛鹵化物鈣鈦礦量子點被發(fā)現(xiàn)具有很高的光學(xué)性能。然而上述兩種材料中含有的Cd元素和Pb元素引起了社會廣泛的關(guān)注，因此InP成為了無Cd/Pb的量子點理想替代品。合成InP和其他III-V族量子點在過去的25年里獲得很大的關(guān)注。尺寸單分散的CdSe量子點很容易合成，且尺寸可調(diào)，其第一激子吸收峰能夠覆蓋大部分可見光區(qū)域(450～650nm)。但是現(xiàn)階段InP量子點的尺寸和粒徑分布在合成化學(xué)上都較難控制。

在過去的25年里，所有II-VI族量子點的合成方法都或多或少地被用在III-V族量子點的合成中，但基本上都失敗了。CdSe和InP之間有如此大差異，第一種猜測是因為III-V族化合物有更多的共價性質(zhì)，這是材料本質(zhì)問題，因此沒有簡單的解決方案。第二種猜測是In和P前體反應(yīng)活性有差異，這些前體通常是三(三甲基甲硅烷基)膦((TMS)₃P)和羧酸銦鹽。相關(guān)研究人員沿著這個猜測投入了大量的研究來降低P前體的反應(yīng)性，這些研究都得到一定的成果。

最近，我們發(fā)現(xiàn)由脂肪酸銦配體(InP量子點最常見的配體)帶來的擁擠的表面鈍化能阻礙InP QDs的生長。通過選取具有大體積和較短鏈長的配體，可以獲得更大尺寸的InP量子點，盡管它們的尺寸單分散性仍然顯著差于CdSe量子點。在文獻(xiàn)中，已經(jīng)有幾個課題組通過研究采用脂肪酸鋅輔助InP量子點的合成，或者用脂肪酸鋅鹽替代脂肪酸酸銦來消除擁擠的表面鈍化。盡管通過這種方法合成出的InP量子點會因為摻雜進(jìn)鋅離子而降低其光學(xué)性質(zhì)，但需要指出的是，迄今為止這種方法已經(jīng)能合成出具有最尖銳吸收光譜的InP量子點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種III-V族量子點的制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所合成的III-V族量子點的尺寸和粒徑分布難以控制的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種III-V族量子點的制備方法，包括：步驟S1，使第一三烷基膦配體和第一III族元素前體反應(yīng)，制備得到第二III族元素前體；步驟S2，使第二III族元素前體、V族元素前體反應(yīng)，得到第一III-V族納米簇；步驟S3，將第一III-V族納米簇、第三III族元素前體和可選的第二三烷基膦配體混合進(jìn)行反應(yīng)，制備得到含III-V族量子點的第一產(chǎn)物體系。

進(jìn)一步地，上述第三III族元素前體為第三三烷基膦配體和第四III族元素前體反應(yīng)制備得到或者采用步驟S1制備而成。

進(jìn)一步地，上述第一III族元素前體、第二III族元素前體、第三III族元素前體各自獨立地選自III族元素的羧酸鹽前體，優(yōu)選第一三烷基膦配體、第二三烷基膦配體和第三三烷基膦配體中的烷基各自獨立地選自C₁～C₁₀的烷基。

進(jìn)一步地，上述步驟S3的反應(yīng)物中不包含自由脂肪酸。