[发明专利]一种核壳结构量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种核壳结构量子点及其制备方法和应用，属于半导体功能材料技术领域。本发明通过控制锌源、镉源以及单质硒的用量及浓度，在合适的反应温度条件下，反应初期形成的CdSe晶核尺寸小且数量适中，同时利用体系中剩余的镉源形成中间过渡层，最终形成CdSe/ZnCdSe/ZnSe这种从内到外逐渐变化的梯度合金结构的大尺寸核壳结构量子点；本发明提供的核壳结构量子点由于从内到外没有晶格缺陷，生长的时候不会错位，因而最终所得核壳结构量子点的粒径大且粒径分布均匀，量子产率高，稳定性好。同时，本发明采用一步法制备核壳结构量子点，操作简单，解决了以往制备核壳结构量子点时需要分步进行导致工序繁琐的问题。

技术领域

本发明涉及半导体功能材料技术领域，尤其涉及一种核壳结构量子点及其制备方法和应用。

背景技术

荧光量子点具有单色性好、色纯度高、光谱覆盖范围大、发光效率高、稳定性好等突出优点。以荧光量子点作为发光层的量子点发光二极管(QLED)，具有超高的色彩还原、高效、低成本以及可弯曲等一系列优势，有望成为继有机发光二极管(OLED)之后的新一代主流显示照明技术，受到人们的广泛关注。

目前，用于构筑高性能QLED的荧光量子点的尺寸通常在10nm左右，且为核壳结构。现有技术中制备荧光量子点的方法是分步进行，即核壳结构量子点中成核过程和壳层生长过程分开，以便于壳层生长，获得高质量核壳结构。然而该方法制备过程繁杂，且壳层包覆过程中存在随着壳层厚度的增加，量子产率呈先增加后下降的趋势，通常核壳结构量子点的尺寸在10nm以内时量子产率达到最大(约为30～60％)，其尺寸达到10nm时，量子产率下降较为严重。但是，在电/光致发光器件应用时要求核壳结构量子点尺寸较大有利于形成单层量子点发光薄膜，提升器件中载流子传输速率，进而提升器件的效率、亮度以及寿命。因此，如何通过一种简单的方法制备得到大尺寸、高质量的核壳结构量子点，以更好地应用于量子点电/光致发光器件领域，是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳结构量子点及其制备方法和应用，本发明采用一步法制备核壳结构量子点，操作简单，制备得到的核壳结构量子点的粒径大且粒径分布均匀，量子产率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种核壳结构量子点的制备方法，包括以下步骤：

将锌源、镉源和有机溶剂混合，得到锌源-镉源混合料液；所述锌源-镉源混合料液中锌源和镉源的总浓度为0.05～0.5mol/L，所述锌源和镉源的摩尔比为1:1～9；

将单质硒和有机溶剂混合，得到硒源料液；所述硒源料液中单质硒的浓度为0.2～1.5mol/L，所述单质硒的物质的量大于镉源的物质的量，且所述单质硒的物质的量小于等于锌源与镉源的物质的量之和；

将所述锌源-镉源混合料液加热至280～380℃，将加热后所得料液与硒源料液混合得到反应料液，在280～380℃条件下进行反应，得到核壳结构量子点。

优选地，所述锌源包括氧化锌、氯化锌、硝酸锌、油酸锌、硬脂酸锌、癸酸锌、月桂酸锌、十四酸锌、二十酸锌和二十四酸锌中的至少一种。

优选地，所述镉源包括氧化镉、氯化镉、硝酸镉、油酸镉、硬脂酸镉、癸酸镉、月桂酸镉、十四酸镉、二十酸镉和二十四酸镉中的至少一种。

优选地，所述反应料液中的有机溶剂包括第一有机溶剂和第二有机溶剂，所述第一有机溶剂为油酸、油胺、液体石蜡、十八稀、二十烷、二十四烷和矿物油中的至少一种，所述第二有机溶剂为三辛基膦和三丁基膦中的至少一种。

优选地，所述反应的时间为1～180min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的核壳结构量子点。

优选地，所述核壳结构量子点结构上包括晶核、包覆在晶核表面的中间过渡层和包覆在中间过渡层表面的表层。