一种II-III-V-VI族量子点及其制备方法转让专利
申请号 : CN201910345254.X
文献号 : CN111849456B
文献日 : 2021-12-14
发明人 : 乔培胜 , 高静 , 汪均 , 余文华
申请人 : 纳晶科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种II‑III‑V‑VI族量子点,其特征在于,包括量子点核,所述量子点核为InZnPS或InZnPSe,所述量子点核的紫外吸收峰波长为570nm~610nm,所述量子点核的紫外吸收峰的半半峰宽为22~24nm。
2.根据权利要求1所述的II‑III‑V‑VI族量子点,其特征在于,所述量子点核的尺寸为4~5nm。
3.根据权利要求1或2所述的II‑III‑V‑VI族量子点,其特征在于,还包括包覆于所述量子点核外的壳层,所述壳层选自以下一层或多层:ZnSe、ZnS、ZnSeS,所述II‑III‑V‑VI族量子点的荧光发射峰波长为610nm~650nm,所述II‑II I‑V‑VI族量子点的荧光半峰宽为37~
39nm。
4.一种II‑III‑V‑VI族量子点的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,提供含有III‑V族量子点核的第一溶液,或者提供含有II‑III‑V族量子点核的第二溶液;所述III‑V族量子点核为InP,所述II‑III‑V族量子点核为InZ nP;
S2,向所述第一溶液中加入第二补加液,或者向所述第二溶液中加入第一补加液,反应后得到II‑III‑V‑VI族量子点核;所述步骤S2的反应温度为250~300℃;
其中,所述第一补加液的制备方法包括:将包括第一III族元素前体、第一V族元素前体以及溶剂的第一混合液于40~100℃下反应,然后再加入第一VI族元素前体继续反应,从而制得所述第一补加液;或者
所述第二补加液的制备方法包括:将包括第一II族元素前体、第一III族元素前体、第一V族元素前体以及溶剂的第二混合液于40~100℃下反应,然后再加入第一VI族元素前体继续反应,从而制得所述第二补加液;
所述第一II族元素前体为锌前体,所述第一III族元素前体为铟前体,所述第一V族元素前体为磷前体,所述第一VI族元素前体为硒前体或硫前体;所述第一混合液或所述第二混合液中还包括配体。
5.根据权利要求4所述的II‑III‑V‑VI族量子点的制备方法,其特征在于,所述第一补加液中,所述第一III族元素与所述第一V族元素的物质的量之比为(10:1)~(1:1),所述第一III族元素与所述第一VI族元素的物质的量之比为(5:1)~(1:2)。
6.根据权利要求4所述的II‑III‑V‑VI族量子点的制备方法,其特征在于,所述第二补加液中,所述第一III族元素与所述第一II族元素的物质的量之比为(10:1)~(1:5),所述第一III族元素与所述第一V族元素的物质的量之比为(10:1)~(1:1),所述第一III族元素与所述第一VI族元素的物质的量之比为(5:1)~(1:2)。
7.根据权利要求4所述的II‑III‑V‑VI族量子点的制备方法,其特征在于,所述配体选自以下一种或多种:三辛胺、三辛基膦、三丁基膦、二辛基胺、辛胺。
8.根据权利要求4‑7任一所述的II‑III‑V‑VI族量子点的制备方法,其特征在于,所述步骤S2之后还包括以下步骤:提纯所述步骤S2中的所述II‑III‑V‑VI族量子点核并将其溶于溶剂中,向所述II‑III‑V‑VI族量子点核溶液中加入第二II族元素前体以及第二VI族元素前体,反应一段时间后,在所述II‑III‑V‑VI族量子点核外包覆上II‑VI族壳层,然后从溶液提纯制得的量子点;所述第二II族元素前体为锌前体,所述第二VI族元素前体为硫前体、硒前体或硒硫混合前体。
9.一种量子点光电器件,其特征在于,所述量子点光电器件包括权利要求1‑3任一所述的量子点或由权利要求4‑8任一所述的II‑III‑V‑VI族量子点的制备方法制备而成的量子点。
说明书 :
一种II‑III‑V‑VI族量子点及其制备方法
技术领域
背景技术
峰宽窄、量子效率高、稳定性强等优势。考虑到环保因素,现有的含镉量子点材料在应用中
受到很大限制,以磷化铟为代表的无镉量子点是近年来的研发重点。在磷化铟成核中,具有
以共价键结合、成核速度快、晶格缺陷多等特点,导致其荧光发射半峰宽较宽,量子效率较
低。尤其是红光量子点,由于其需要较大的成核尺寸,进一步增加了其制备难度。另外,本征
磷化铟的晶格缺陷较多,量子效率很低,需要通过在量子点核外包覆壳层,来提升发光性
能。但是,III‑V族的InP量子点,与常用的II‑VI族ZnSe或ZnS壳层之间晶格不匹配度较高,
导致包覆效果较差。
成大颗粒InP。但其有以下缺点:1、补加液易自成核,形成小颗粒InP,影响InP的生长速度和
均一度;2、由于InP的自身结构,补加液中InP初始核的生长不均一,晶格缺陷较多,造成制
备的InP均一度差,后续包覆发光性能差。
学性能较差。因此其荧光发射峰半峰宽较宽,量子效率较低。
发明内容
核的紫外吸收峰的半半峰宽为22~24nm。
为610nm~650nm,上述II‑III‑V‑VI族量子点的荧光半峰宽为37~39nm。
从而制得上述第一补加液;
素前体继续反应,从而制得上述第二补加液。
1)~(1:2)。
1)~(1:1),上述第一III族元素与上述第一VI族元素的物质的量之比为(5:1)~(1:2)。
素前体以及第二VI族元素前体,反应一段时间后,在上述II‑III‑V‑VI族量子点核外包覆上
II‑VI族壳层,然后从溶液提纯制得的量子点。
附图说明
具体实施方式
当情况下可以互换,以便这里描述的本申请的实施例。此外,术语“包括”和“具有”以及他们
的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系
统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或
对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
制得第一补加液;或者
继续反应,从而制得第二补加液。
II‑III‑V‑VI族(一些实施例中也可以是III‑V‑VI族)小粒子的复合物,然后将上述含有小
粒子复合物的补加液加入含有III‑V族量子点核或II‑III‑V族量子点核的溶液中,补加液
中的复合物不断分解从而生长在溶液中的量子点核上,最终得到II‑III‑V‑VI量子点核,通
过控制补加液的加入量以及加入速度可以调节量子点的生长速度和均一度,同时将VI族元
素引入到量子点核中,VI族元素的引入有利于优化量子点核的晶格结构,减少晶格缺陷。
术,本发明不限制其制备方法。
一III族元素与第一VI族元素的物质的量之比为(5:1)~(1:2)。
酸锌;铟前体可以是但不限于羧酸铟;磷前体可以是但不限于三(三甲基硅)膦;硒前体可以
是但不限于三辛基膦硒、三丁基膦硒、十八烯‑硒、Se粉‑ODE悬浊液、三(三甲基硅)硒;硫前
体可以是但不限于三辛基膦硫、三丁基膦硫、十八烯‑硫、烷基硫醇、三(三甲基硅)硫。
的小分子团簇,配体在其合成过程中可以起到调节反应速度,控制团簇尺寸和均一度的作
用,也可以在补加液的存放和使用中提高其稳定性。
VI族元素前体,反应一段时间后,在所述II‑III‑V‑VI族量子点核外包覆上II‑VI族壳层,然
后从溶液提纯制得的量子点。
器、量子点红外光探测器、量子点单光子发射器件等。
烧瓶中,并将该三口烧瓶在N2排气状态下加热至70℃,在反应温度70℃下保持30min后,加
入0.4mmol S‑ODE,继续反应10min后降至室温,形成InZnPS补加液。
180℃保持30min后降至室温,将0.2mmol TMS‑P(三(三甲基硅)膦)和0.3mmol三辛胺混合液
快速注入后升温至300℃,在300℃下反应5min后得到InP核溶液;保持反应温度为300℃,将
InZnPS补加液缓慢滴加至InP核溶液中,滴加速度为5ml/h,滴加完毕后降至室温,得到含有
InZnPS量子点的混合液,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并将沉淀溶解在ODE(十
八烯)中,得到InZnPS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。图1为实施例1的InZnPS量子
点核的紫外吸收以及荧光发射谱图。
180℃保持30min后升至300℃,将InZnPS量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.3mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)、0.5mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,
降至室温得到含有InZnPS/ZnSeS的产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并
将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnPS/ZnSeS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。图2为实
施例1的InZnPS/ZnSeS核壳量子点的紫外吸收和荧光发射谱图。图3为实施例1的InZnPS/
ZnSeS核壳量子点的电镜照片。
到100mL三口烧瓶中,并将该三口烧瓶在N2排气状态下加热至40℃,在反应温度40℃下保持
30min后,加入0.2mmol S‑ODE,继续反应10min后降至室温,形成InZnPS补加液。
到100mL三口烧瓶中,并将该三口烧瓶在N2排气状态下加热至100℃,在反应温度100℃下保
持30min后,加入0.4mmol S‑ODE,继续反应10min后降至室温,形成InZnPS补加液。
口烧瓶中,并将该三口烧瓶在N2排气状态下加热至40℃。在反应温度40℃下保持30min后,
加入0.2mmol Se‑ODE,继续反应10min后降至室温,形成InZnPSe补加液。
180℃保持30min后降至室温,将0.2mmol TMS‑P(三(三甲基硅)膦)和0.3mmol三辛胺混合液
快速注入后升温至300℃,在300℃下反应5min后得到InP核溶液。保持反应温度为300℃,将
InZnPSe补加液缓慢滴加至InP核溶液中,滴加速度为5mL/h。滴加完毕后降至室温,得到含
有InZnPSe量子点的混合液。用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并将沉淀溶解在ODE
中,得到InZnPSe量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
180℃保持30min后升至300℃,将InZnPSe量子点溶液注入后反应10min。再向其中加入
0.3mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)、0.5mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min。
降至室温得到含有InZnPSe/ZnSeS的产物体系。用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,
并将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnPSe/ZnSeS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
℃,在180℃保持30min后升至300℃,将InZnPS量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.8mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,降至室温得到含有InZnPS/ZnSe
的产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并将沉淀溶解在甲苯中,得到
InZnPS/ZnSe量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
℃,在180℃保持30min后升至300℃,将InZnPS量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.8mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,降至室温得到含有InZnPS/ZnS的
产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnPS/
ZnS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
气状态下加热至70℃,在反应温度70℃下保持30min后,加入0.4mmol S‑ODE,继续反应
10min后降至室温,形成InZnPS补加液。
态下加热至180℃,在180℃保持30min后降至室温,将0.2mmol TMS‑P(三(三甲基硅)膦)和
0.3mmol三辛胺混合液快速注入后升温至300℃,在300℃下反应5min后得到InZnP核溶液;
保持反应温度为300℃,将InPS补加液缓慢滴加至InZnP核溶液中,滴加速度为5ml/h,滴加
完毕后降至室温,得到含有InZnPS量子点的混合液,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离
心,并将沉淀溶解在ODE中,得到InZnPS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
180℃保持30min后升至300℃,将InZnPS量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.3mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)、0.5mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,
降至室温得到含有InZnPS/ZnSeS的产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并
将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnPS/ZnSeS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
烧瓶中,并将该三口烧瓶在N2排气状态下加热至70℃,在反应温度70℃下保持30min后降至
室温,形成InZnP补加液。
持30min后降至室温,将0.2mmol TMS‑P(三(三甲基硅)膦)和0.3mmol三辛胺混合液快速注
入后升温至300℃,在300℃下反应5min后得到InP核溶液;保持反应温度为300℃,将InZnP
补加液缓慢滴加至InP核溶液中,滴加速度为5ml/h,滴加完毕后降至室温,得到含有InZnP
量子点的混合液,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并将沉淀溶解在ODE中,得到
InZnP量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
180℃保持30min后升至300℃,将InZnP量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.3mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)、0.5mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,
降至室温得到含有InZnP/ZnSeS的产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并
将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnPS/ZnSeS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
气状态下加热至70℃,在反应温度70℃下保持30min后降至室温,形成InP补加液。
态下加热至180℃,在180℃保持30min后降至室温,将0.2mmol TMS‑P(三(三甲基硅)膦)和
0.3mmol三辛胺混合液快速注入后升温至300℃,在300℃下反应5min后得到InZnP核溶液;
保持反应温度为300℃,将InP补加液缓慢滴加至InZnP核溶液中,滴加速度为5ml/h,滴加完
毕后降至室温,得到含有InZnP量子点的混合液,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,
并将沉淀溶解在ODE中,得到InZnP量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
180℃保持30min后升至300℃,将InZnP量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.3mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)、0.5mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,
降至室温得到含有InZnP/ZnSeS的产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并
将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnP/ZnSeS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
态下加热至180℃,在180℃保持30min后降至室温,将0.2mmol TMS‑P(三(三甲基硅)膦)、
0.3mmol三辛胺和0.1mmol S‑ODE混合液快速注入后升温至300℃,在300℃下反应5min后得
到InZnPS核溶液,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并将沉淀溶解在ODE中,得到
InZnPS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
180℃保持30min后升至300℃,将InZnPS量子点溶液注入后反应10min,再向其中加入
0.3mmol Se‑TOP(硒‑三辛基膦)、0.5mmol S‑TOP(硫‑三辛基膦)后,在300℃下反应30min,
降至室温得到含有InZnPS/ZnSeS的产物体系,用甲醇进行两次萃取,并用丙酮沉淀离心,并
将沉淀溶解在甲苯中,得到InZnP/ZnSeS量子点溶液,进行吸收、发射和电镜测试。
以及半半峰宽,采用透射电子显微镜测试量子点核的平均颗粒尺寸,量子效率的检测方法
为:利用450nm蓝色LED灯作为背光光谱,利用积分球分别测试蓝色背光光谱和透过量子点
复合材料的光谱,利用谱图的积分面积计算量子点发光效率。量子效率=(量子点发射峰面
积)/(蓝色背光峰面积‑透过量子点复合物未被吸收的蓝色峰面积)*100%。
及半峰宽,采用透射电子显微镜测试量子点核的平均颗粒尺寸,量子效率的检测方法为:利
用450nm蓝色LED灯作为背光光谱,利用积分球分别测试蓝色背光光谱和透过量子点复合材
料的光谱,利用谱图的积分面积计算量子点发光效率。量子效率=(量子点发射峰面积)/
(蓝色背光峰面积‑透过量子点复合物未被吸收的蓝色峰面积)*100%。
要求保护的范围。