[发明专利]具有周期核壳结构的超大尺寸磷化铟量子点的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有周期核壳结构的超大尺寸磷化铟量子点的制备方法，先以第一温度制备均匀的铟前驱体溶液；然后以第二温度获得均一尺寸的磷化铟核；再以第三温度保温第一时间，形成具有壳层包覆硒化锌的磷化铟量子点；然后进行快速降温至第四温度；再以第五温度合成硫化锌壳层并保温第二时间；然后重复制备硒化锌层～制备硫化锌壳层阶段的过程，形成InP/[ZnSe/ZnS]_n多周期核壳结构的大尺寸量子点。本发明方法以InP量子点为核，依次交替包覆ZnSe和ZnS壳层，通过ZnSe晶格对ZnS晶格的拉应力来释放ZnS对内部结构产生的压应力，极大提高了量子点稳定性，并达到超大尺寸的特性，量子点发光效率有了显著的提高。

技术领域

本发明涉及一种量子点的制备方法，特别是涉及一种核壳结构量子点的制备方法，应用于半导体材料制备工艺技术领域。

背景技术

InP基量子点有着与Cd基量子点接近的光学性质，如半峰宽窄、荧光量子产率高、光谱在可见光范围内可调节等优势，且不含重金属元素，具有低毒性的特点，因此可作为Cd基量子点理想的替代材料。

InP基量子点的发光波长通常只能基于量子尺寸效应通过控制尺寸来调节，绿光范围的InP量子点的尺寸非常小，最大只有8nm，极小的曲率半径一方面导致InP核直接包覆壳层困难，另一方面包ZnS壳层的时候晶格失配严重(7.7％)，通常在InP和ZnS之间加ZnSe作为过渡层来减少晶格失配(InP与ZnSe的晶格失配度为3.2％，ZnSe与ZnS的晶格失配度为5％)。因此目前InP体系量子点常用的结构为InP/ZnSe/ZnS核/壳/壳结构。若达到良好的晶格匹配的效果，InP表面需要包较厚的ZnSe壳层，但是核中的电子容易跃迁至ZnSe壳层使得激子复合发光的范围变大，导致发光波长红移严重。与之相反，为了控制InP的发光波长在绿光的范围，只包较薄的ZnSe壳层，最外层ZnS壳层则会对InP/ZnSe产生较大的压应力，界面处产生缺陷，导致壳层难以生长，荧光衰减严重。这就是目前InP体系的绿光量子点很难做到大尺寸的原因，也是该领域亟待解决的难题。大尺寸量子点的稳定性高，在发光二极管和生物标记或成像等方面有着极其重要的作用，因此发明大尺寸磷化铟量子点的制备方法具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有周期核壳结构的超大尺寸磷化铟量子点的制备方法，结构为InP/[ZnSe/ZnS]_n多周期核壳结构，以InP量子点为核，依次交替包覆ZnSe和ZnS壳层，通过ZnSe晶格对ZnS晶格的拉应力来释放ZnS对内部结构产生的压应力，极大提高了量子点的稳定性，并达到超大尺寸的特性。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有周期核壳结构的超大尺寸磷化铟量子点的制备方法，包括以下步骤：

a.制备均匀的铟前驱体溶液；

b.低温制备磷化铟纳米晶核：

在50-60℃的第一温度下，向在所述步骤a中制备的铟前驱体溶液中加入三(三甲基硅基)膦，并升温至230-280℃的第二温度，并保持至少3min，形成磷化铟纳米晶核，得到磷化铟纳米晶核产物溶液；

c.硒化锌壳层的制备：

将温度调至在180-300℃的第三温度，向在磷化铟纳米晶核产物溶液中加入合成硒化锌壳层所需要的前体物质，保持1.5-3min，进行硒化锌层的生长，在磷化铟纳米晶核外部结合生长一层硒化锌壳层，形成具有包覆硒化锌壳层的磷化铟量子点的溶液；

d.快速降温至100-140℃第四温度；

e.硫化锌壳层的制备：