[发明专利]一种红光量子点、其合成方法及量子点发光二极管

说明书

本发明提供了一种红光量子点、其合成方法及量子点发光二极管。该合成方法包括：步骤S1，提供含CdSe量子点核的溶液；步骤S2，在CdSe量子点核上外延生长多个Zn_xCd_1‑xS单层壳，在远离CdSe量子点核的方向上，各Zn_xCd_1‑xS单层壳的x由0逐渐增加且最大值取0.5～0.8之间的数值，得到含CdSe/Zn_xCd_1‑xS量子点的体系；可选的步骤S3，对步骤S2的CdSe/Zn_xCd_1‑xS量子点再继续包覆ZnS壳层。通过控制壳层中的成分由CdS逐渐过渡到CdZnS或ZnS，保证了较好的晶格匹配度，使量子点能够维持在单指数分散的水平，最终能够得到高光学质量、耐光漂白性、空气稳定性高的量子点。

技术领域

本发明涉及量子点材料领域，具体而言，涉及一种红光量子点、其合成方法及量子点发光二极管。

背景技术

量子点(Quantum Dot,QD)，即尺寸通常在1～100nm之间，且具有量子限域效应的半导体纳米晶体。由于其特殊的光学和光电性质，诸如极宽的吸收光谱，非常窄的发射光谱，很高的发光效率，通过调节量子点的大小来调节量子点的相应带隙，就能显著地调节其电学、光学特性等。量子点在发光元件或光电转换元件等多种元件中都有着广泛的应用前景，目前已经被应用于显示、照明、太阳能、防伪、生物荧光标记等诸多领域。

然而在实际的应用过程中，量子点由于自身的结构特性或者在合成过程中产生的结构缺陷，所产生的荧光闪烁和光漂白现象大大制约着量子点在量子点发光二极管(QLED)中的应用。其中，量子点的荧光闪烁是指单颗量子点在激发光(可以是连续或脉冲激光器)的持续激发下，其发光却不是稳定的且连续不断的，而是会在“亮态”(“bright”)和“灰态”(“dim”)或“暗态”(“off”)之间进行随机的切换。量子点的光漂白就是量子点在激发光(可以是连续或脉冲激光器)的持续激发下，其发光随时间渐渐减弱甚至消失的现象，这种现象在量子点置于空气氛围下时将特别显著。

在抑制量子点的荧光闪烁方面，目前的研究多集中于红光量子点，在现有的研究报告中，很多课题组提出，可通过在核层量子点上外延壳生长形成准II型能带结构或梯度合金壳层来抑制荧光闪烁。如Bawendi课题组在2.2nm厚的CdSe上仅生长2.4nm(～7层)的CdS就较好地抑制了荧光闪烁；Peng课题组将所需壳层的厚度进一步降低，只需要4层就可以非常好的抑制荧光闪烁，从而得到了从4层到16层的一整套的CdSe/CdS红光量子点系列，以此类量子点为基础所构建的红色量子点发光二极管(R-QLED)的外量子效率(EQE)高达20.5％，且在100cd m^-2亮度下的寿命也能达到100,000小时以上；除此之外，Klimov课题组所开发的CdSe/CdSeS/CdS的合金结构量子点，以及Nie课题组所开发的CdSe/CdZnSe/ZnSe的合金结构量子点也均能在一定程度上抑制荧光闪烁。

然而，如何有效抑制量子点的光漂白现象，提高量子点在空气中的稳定性，一直是个悬而未解的问题。一般认为，量子点光漂白现象的产生应该与量子点表面的不可逆光化学反应有关。按照光化学基本原理，任何表面光化学过程都需要光生载流子(空穴或者电子)的参与，用量子化学语言表达，光化学过程要求光生电子和空穴的波函数有效地离域到量子点表面。于是，波函数限域的量子点应该能够更好地抑制光漂白过程。在现有的文献报道中，通过将量子点包埋在聚合物(如PMMA)中，能够在一定程度上抑制光漂白现象的发生，然而，包埋在聚合物(如PMMA)的量子点，由于这类聚合物的绝缘性质，量子点将不再具有导电性，因此包埋在聚合物里的量子点将无法适用于量子点发光二极管(QLED)。