[发明专利]核壳量子点及其制备方法、量子点光电器件

说明书

本发明公开了核壳量子点及其制备方法、量子点光电器件。其中核壳量子点的制备方法包括以下步骤：S1，提供量子点核，将包含量子点核的溶液与锌前体在反应容器中混合；S2，步骤S1完成后，分多次向反应容器加入硫前体和过渡层前体，硫前体与过渡层前体不同时加入，硫前体与锌前体反应生成多个ZnS层，过渡层前体至少与锌前体反应生成多个过渡层，其中过渡层的带隙宽度小于ZnS层的带隙宽度，控制过渡层前体的单次加入量使得过渡层的厚度不超过1层；S3，步骤S2完成后，向反应容器中加入硫前体，锌前体与硫前体反应生成ZnS层，反应后得到含核壳量子点的体系。

技术领域

本发明涉及量子点材料，尤其涉及核壳量子点及其制备方法、量子点光电器件。

背景技术

在过去的二十多年里，量子点合成化学主要集中在尺寸形貌的单分散控制以及如何提高荧光量子产率上。但是，要使量子点作为一类优异的发光和光电材料，在合成上重要的目标是要尽可能的降低环境，尤其水和氧气对于量子点的光学、电学等性质的影响，这对于量子点的学术以及应用研究具有极大的推动作用。

要得到稳定的量子点，往往最简单的方法是在核量子点表面包覆带隙宽度更大的壳层材料，而且壳层厚度要厚，以隔绝激子与环境之间的接触。例如，2014年彭笑刚老师课题组报道了在小尺寸CdSe(3nm)量子点表面包覆10～16层CdS后，得到了光学和化学稳定性较好的CdSe/CdS核壳量子点。但是量子点尺寸太大，会对其在生物标记与成像等领域的应用受到限制，而且成本也较高。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种成本较低、稳定性好的核壳量子点及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供一种核壳量子点的制备方法，包括以下步骤：

S1，提供量子点核，将包含上述量子点核的溶液与锌前体在反应容器中混合；

S2，上述步骤S1完成后，分多次向上述反应容器加入硫前体和过渡层前体，上述硫前体与上述过渡层前体不同时加入，上述硫前体与上述锌前体反应生成多个ZnS层，上述过渡层前体至少与上述锌前体反应生成多个过渡层，其中上述过渡层的带隙宽度小于上述ZnS层的带隙宽度，控制上述过渡层前体的单次加入量使得上述过渡层的厚度不超过1层；

S3，上述步骤S2完成后，向上述反应容器中加入硫前体，上述锌前体与上述硫前体反应生成ZnS层，反应后得到含核壳量子点的体系；

各步骤中，上述硫前体每次的种类以及加入量相同或不同，上述过渡层前体每次的种类以及加入量相同或不同。

进一步地，上述步骤S1的上述量子点核选自以下一种：CdZnSeS、CdZnSe、CdZnS、CdSe、CdS、CdSeS、InP。

进一步地，上述过渡层前体包括上述量子点核中的至少一种阴离子和/或阳离子的前体，优选地，上述过渡层前体包括以下一种或多种：镉前体、锌前体、硒前体、硫前体、磷前体。

进一步地，上述步骤S2中，生成一上述ZnS层时加入的上述硫前体的物质的量记为M₁，生成与该上述ZnS层相邻的上述过渡层时加入的上述过渡前体的物质的量记为M₂，M₁:M₂＝(5～100):1。

根据本发明的另一个方面，提供一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在上述量子点核最外侧的ZnS壳层，上述ZnS壳层的厚度大于9层，上述ZnS壳层沿径向间隔地存在多个过渡层，多个上述过渡层将上述ZnS壳层分隔为多个ZnS层，各上述过渡层的带隙宽度小于上述ZnS层的带隙宽度，上述过渡层的厚度不超过1层。

进一步地，上述ZnS壳层的厚度小于等于30层。

进一步地，上述量子点核选自CdSe、CdZnSeS、CdZnSe、CdZnS、CdSe、CdS、CdSeS、InP中的一种。