[發明專利]核殼鈣鈦礦量子點及其制備方法、量子點組合物及具有其的量子點器件

有效

• 申請號: 201910887986.1
• 申請日: 2019-09-19
• 公開（公告）號: CN112521933B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 周健海;朱曉艷
• 申請（專利權）人: 納晶科技股份有限公司
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/54;H01L51/50
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁文惠

本發明提供了一種核殼鈣鈦礦量子點及其制備方法、量子點組合物及具有其的量子點器件。該制備方法包括：將羧酸銫、羧酸鉛、含有金屬M的鹵素前體和非配位溶劑混合并反應，得到含有鈣鈦礦量子點的第一溶液，鈣鈦礦量子點表面具有金屬M的羧酸鹽配體；將第一溶液與氨水混合并進行第一次配體交換反應，得到含有鈣鈦礦量子點的第二溶液；將第二溶液與SHR₁Si(OCH₃)₃混合并進行第二次配體交換反應，以在鈣鈦礦量子點表面形成M?S化學鍵，將反應體系的pH調至酸性，得到表面包覆硫化物次殼層和二氧化硅外殼層的核殼鈣鈦礦量子點，R₁為C₂～C₁₀的直鏈飽和烴基或含有雙鍵的直鏈不飽和烴基。上述制備方法使得熒光量子產率保持穩定。

技術領域

本發明涉及量子點材料領域，具體而言，涉及一種核殼鈣鈦礦量子點及其制備方法、量子點組合物及具有其的量子點器件。

背景技術

近年來，由于鈣鈦礦量子點所具有的光學與物理性質，如具有較高的光電轉化效率等，以及較低的制備成本和簡單的合成方法，在太陽能電池、量子點膜、發光二極管、激光等領域受到了廣泛的關注。而且鈣鈦礦量子點作為一種發光材料，相比于傳統的無機半導體量子點(如CdSe、CdS等)，通過調節鈣鈦礦量子點中的元素比例、元素類型，鈣鈦礦量子點同樣可以達到全色域的覆蓋。在鈣鈦礦量子點中，相比于傳統的有機-無機雜化鈣鈦礦量子點，全無機鈣鈦礦量子點由于其具有較高的紫外吸收和熒光量子產率、較窄的熒光發射光譜、熒光光譜隨化學合成可調、熒光壽命短等特點，近年來在單色發光二極管上極具應用潛力。

單一組分的無機半導體量子點，如CdSe等，由于表面原子的配位不飽和，會形成很多懸掛鍵，并由此帶來大量的表面缺陷。這些缺陷的能帶介于量子點的導帶與價帶之間，從而會影響量子點的激子態，導致量子點的光學性質變差。因此無機半導體量子點往往需要包覆能帶寬度更大的殼層材料，形成核殼結構。相比單一組分的量子點，核殼結構量子點具有更高的化學與光學穩定性。

與無機半導體量子點不同，鈣鈦礦量子點的表面缺陷態的能帶存在于價帶之下或者導帶之上，從而使得缺陷態能級不會影響量子點的激子態，使得鈣鈦礦量子點不需包覆能帶結構更大的殼層材料，就可以實現很高的熒光量子產率。但是盡管如此，鈣鈦礦量子點是一種離子型半導體材料，其抗水抗氧抗光照以及抗高溫的能力很差。而且常規的鈣鈦礦量子點在極性溶劑中不穩定，易分解。這些問題限制了鈣鈦礦在一些新興領域如發光二極管等方面的應用。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種核殼鈣鈦礦量子點及其制備方法、量子點組合物及具有其的量子點器件，以解決現有技術中鈣鈦礦量子點穩定性較差的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種核殼鈣鈦礦量子點的制備方法，包括以下步驟：S1，將羧酸銫、羧酸鉛、含有金屬M的鹵素前體和非配位溶劑混合并反應，得到含有鈣鈦礦量子點的第一溶液，鈣鈦礦量子點表面具有金屬M的羧酸鹽配體；S2，將第一溶液與氨水混合并進行第一次配體交換反應，得到含有鈣鈦礦量子點的第二溶液；S3，將第二溶液與SHR₁Si(OCH₃)₃混合并進行第二次配體交換反應，以在鈣鈦礦量子點表面形成M-S化學鍵，將反應體系的pH調至酸性，得到表面包覆硫化物次殼層和二氧化硅外殼層的核殼鈣鈦礦量子點，R₁為C₂～C₁₀的直鏈飽和烴基或C₂～C₁₀的含有雙鍵的直鏈不飽和烴基中的任意一種。

進一步地，步驟S1包括：將金屬M的鹵化物和第一配位溶劑混合并加熱，反應得到鹵素前體；將羧酸銫、羧酸鉛和第二非配位溶劑混合并加熱反應，得到陽離子前體溶液；將鹵素前體加入陽離子前體溶液中并加熱，得到含有鈣鈦礦量子點的第一溶液，優選加熱反應的溫度為30～300℃。