[发明专利]核壳量子点制备方法、量子点光电器件

说明书

本发明公开了核壳量子点制备方法以及量子点光电器件。其中，核壳量子点制备方法，包括以下步骤：提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，第二量子点的平均粒径小于第一量子点的平均粒径；混合第一量子点、第二量子点、配体以及第一溶液形成反应体系，在反应体系中，第二量子点逐渐溶解，第二量子点的溶解产物在第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。本发明核壳量子点的合成步骤简单，反应时间短，重复性好，有利于大规模生产核壳量子点，同时也有利于获得单分散性好的核壳量子点。

技术领域

本发明涉及量子点材料技术领域，尤其涉及核壳量子点制备方法、量子点光电器件。

背景技术

在纳米材料中，尺寸在量子限域范围内的溶液半导体纳米晶(溶液量子点)以其优异的光学性质，如荧光量子产率高、吸收带宽、发射峰窄、光学稳定性好，引起了科学界和工业界的广泛关注。在生物标记与成像、发光二极管、激光、量子点光伏器件等领域，量子点研究已经成为各自领域的热点之一。在显示(量子点背光源电视)、照明等影响人们日常生活的领域，量子点已经得到了实际应用。特别在显示领域，相比于有机荧光材料和无机荧光粉，量子点能够更加真实地还原图像色彩，实现全色域覆盖，进而提升画面的质感和立体感。

作为一类新兴发光和光电材料，溶液量子点的合成化学至今是其发展的决定性因素。相比于单一组分的核量子点来说，核壳量子点具有更高的光学和化学稳定性。制备核壳量子点时，尤其在壳层生长过程中，需要解决两个关键的问题，一是尽可能地避免壳层前体的自成核，另一个是保证壳层前体在核量子点表面均匀地生长。

2003年，本领域的研究人员提出了交替离子层吸附生长法(SILAR)在CdSe量子点上生长厚度可控的CdS壳层，也即：首先测定CdSe量子点的浓度，得到包覆每一层CdS所需的阴离子前驱体、阳离子前驱体的量，并将阴离子前驱体、阳离子前驱体交替加入，前驱体能够很好地吸附在量子点的表面，从而有利于抑制阴离子前驱体与阳离子前驱体的自成核现象。采用SILAR法后，核壳量子点形貌和尺寸分布都比较好，荧光半峰宽窄。但是SILAR法只适用于薄层核壳量子点的包覆，随着壳层的增加，每一层所需要的前驱体的量就会相应的增加，这样在包覆的过程中，阴离子前驱体与阳离子前驱体容易自成核。另外，前驱体浓度的增加会改变量子点的形貌，核壳量子点的形貌会向非球形转变。于是，本领域的研究人员在2007年进一步发展了热循环交替离子层吸附生长法(TC-SILAR)，即低温注入前驱体，降低前驱体的反应活性，使其很好的、均匀的吸附在量子点的表面，然后升高温度进行反应。采用这种方法，随着壳层厚度的增加，核壳结构依然保持球形形貌。此外，2013年，另一组研究人员发展了一种合成核壳量子点的方法，即在300℃下，利用油酸镉和辛硫醇作为形成CdS壳层的前驱体，合成了发射半峰宽很窄的CdSe/CdS核壳结构，荧光半峰宽处于单颗粒荧光的范围内，最窄达到了65.3meV，荧光量子产率接近100％。

但是目前发展的各种核壳量子点的合成方法存在反应时间长、反应过程繁琐、成本高、能耗大等缺点，不利于核壳量子点的大规模生产。形成核层所需的前驱体的用量随着壳层厚度的增加越来越大，在壳层合成过程中，随着前驱体的不断加入，容易出现自成核，使得量子点的尺寸形貌单分散变差，荧光半峰宽变窄等现象，而且也很难进行一些复杂结构或者特殊结构量子点的合成。

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核壳量子点制备方法，解决壳层生长过程中的自成核现象，获得单分散性好的核壳量子点。

根据本发明的一个方面，提供一种核壳量子点制备方法，包括以下步骤：

提供第一量子点、第二量子点、配体以及包含脂肪胺的第一溶液，其中，上述第二量子点的平均粒径小于上述第一量子点的平均粒径；

混合上述第一量子点、上述第二量子点、上述配体以及上述第一溶液形成反应体系，在上述反应体系中，上述第二量子点逐渐溶解，上述第二量子点的溶解产物在上述第一量子点外生长形成壳层，从而制得核壳量子点。