一种合金量子点及其制备方法、电致发光二极管和光致发光二极管技术

技术编号:14364570 阅读:56 留言:0更新日期:2017-01-09 11:37
本发明专利技术提供一种合金量子点及其制备方法,以及电致发光二极管和光致发光二极管。本发明专利技术采用热注入法结合一锅合成包壳制备合金量子点,反应温度低、反应时间短;制备得到的合金量子点成晶效果好,稳定性好,纳米晶尺寸易控制且分布均匀;采用本发明专利技术提供的合金量子点作为发光层,制备的电致发光二极管和光致发光二极管具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率,并有高度的重现性。本发明专利技术提供的制备方法操作简单、条件温和、能耗低、成本低廉、工艺易控,适宜大规模工业推广。

【技术实现步骤摘要】

一种合金量子点及其制备方法、电致发光二极管和光致发光二极管

本专利技术涉及纳米功能材料
,特别涉及一种合金量子点及其制备方法,以及电致发光二极管和光致发光二极管。
技术介绍
随着人类科学文明的迅速发展和进步,能源危机是21世纪人类亟需解决的问题。其中照明能耗占据能源总消耗的20%,并且还有上升的趋势,白炽灯、荧光灯等主要照明光源存在能耗高、效率低、不环保等弊端。半导体照明,即以半导体发光二极管作为光源的固态照明,作为一种新兴的照明技术,因其节能环保和使用寿命长等优点逐渐被重视。目前照明领域用LED荧光材料存在荧光产率不高、空间色度均匀性差及成本高等问题,这受制于材料的合成方法、种类、材料结构等多种因素。其中,有机发光材料本身稳定性能差、器件结构能级匹配及制备工艺对发光二极管物理性能的影响很大。合金量子点作为一种新型材料,具有吸收光谱宽、发射光谱窄而对称,通过调节组成和粒径可以使其发射出不同颜色的荧光,荧光强度高且荧光稳定性好等优点,克服了传统有机荧光染料的诸多不足。目前,量子点的制备方法主要有三大类:(1)高温气相法合成,如化学气相沉积法,或使用激光法加热气相前驱物;(2)胶体法,即在有机溶剂中以金属有机物为前驱体,350℃下回流反应制备;(3)反相微乳液自组装模板法,即通过气液相反应制备具有良好结晶性能的量子点。但上述方法或存在反应温度高,量子点的尺寸和粒度分布不易控制的问题,或存在反应时间长,稳定性差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种合金量子点及其制备方法,以及电致发光二极管和光致发光二极管。本专利技术提供的制备方法反应温度低、反应时间短,且制备得到的合金量子点稳定性好,粒度分布均匀。本专利技术提供的电致发光二极管和光致发光二极管具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率,并有高度的重现性。本专利技术提供了一种合金量子点的制备方法,包括以下步骤:(1)将锌源、镉源、过渡金属盐、配位溶剂和非配位溶剂混合,加热得到阳离子前驱体;(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入硫源,进行第一反应得到量子点前驱体;(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入硒源,进行第二反应得到合金量子点。优选的,所述步骤(1)中锌源、镉源和过渡金属盐中金属元素的摩尔比为10~100:1:0.1~2。优选的,所述步骤(1)中加热的温度为100~200℃。优选的,所述步骤(2)中的硫源与所述步骤(1)中镉源的摩尔比为2~50:1。优选的,所述步骤(2)中第一反应的温度为280~320℃,第一反应的时间为5~15min。优选的,所述步骤(3)中的硒源与所述步骤(1)中镉源的摩尔比为1~30:1。优选的,所述步骤(3)中第二反应的温度为290~330℃,第二反应的时间为30~90min。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备的合金量子点,具有核壳结构,包括D:CdZnS核体和包覆在所述核体外的ZnSe壳层,D为过渡金属元素。本专利技术还提供了一种电致发光二极管,包括依次设置的导电玻璃、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电极,所述发光层包括上述技术方案制备的合金量子点或上述技术方案所述合金量子点。本专利技术还提供了一种光致发光二极管,包括紫外芯片及其表面的发光层,所述发光层包括上述技术方案制备的合金量子点或上述技术方案所述合金量子点。本专利技术采用热注入法结合一锅合成包壳制备合金量子点,反应温度低、反应时间短;制备得到的合金量子点成晶效果好,稳定性好,纳米晶尺寸易控制且分布均匀;以所述合金量子点作为发光层,制备的电致发光二极管和光致发光二极管具有很宽的吸收光谱和高光电转换效率,并有高度的重现性。实验结果表明,本专利技术提供的方法制备得到的合金量子点产率为75%,粒径为3~6nm,具有较好的单分散性和稳定性。附图说明图1为实施例1得到的合金量子点的TEM图片;图2为图1的局部放大图。具体实施方式本专利技术提供了一种合金量子点的制备方法,包括以下步骤:(1)将锌源、镉源、过渡金属盐、配位溶剂和非配位溶剂混合,加热得到阳离子前驱体;(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入硫源,进行第一反应得到量子点前驱体;(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入硒源,进行第二反应得到合金量子点。本专利技术将锌源、镉源、过渡金属盐、配位溶剂和非配位溶剂混合,加热得到阳离子前驱体。本专利技术对所述加热的操作没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的加热的技术方案即可。在本专利技术中,所述加热的温度优选为100~200℃,更优选为120~180℃,最优选为140~160℃。在本专利技术中,所述锌源、镉源和过渡金属盐中金属元素的摩尔比优选为10~100:1:0.1~2,更优选为30~80:1:0.12~0.18,最优选为50~60:1:1.5~1.6。在本专利技术中,通过控制过渡金属的掺杂量来调节电子与空穴复合的时间,即荧光寿命。在本专利技术中,通过控制反应物的配比来提高合金量子点的产率。在本专利技术中,所述锌源、镉源和过渡金属盐在配位溶剂和非配位溶剂中的浓度优选为5~20mol/L,更优选为10~15mol/L。在本专利技术中,所述配位溶剂和非配位溶剂的体积比优选为1~100:3,更优选为10~50:3,最优选为20~30:3。在本专利技术中,所述锌源优选包括氧化锌和有机脂肪酸锌中的一种或几种;所述有机脂肪酸锌优选包括醋酸锌、硬脂酸锌、十四酸锌和十二酸锌中的一种或几种。在本专利技术中,所述镉源优选包括氧化镉和有机脂肪酸镉中的一种或几种;所述有机脂肪酸镉优选包括醋酸镉和/或硬脂酸镉。在本专利技术中,所述过渡金属盐优选包括过渡金属的脂肪酸盐;所述过渡金属优选包括铜、锰或钒。在本专利技术中,所述配位溶剂优选包括油酸、有机膦配位溶剂和有机脂肪胺中的一种或多种;所述有机膦配位溶剂优选包括三丁基膦和/或三正辛基膦;所述有机脂肪胺优选包括油胺和/或十八胺。在本专利技术中,所述配位溶剂可以调节量子点晶面与配位溶剂吸附和脱落的动态速率,从而促使量子点某个晶面生长速度比其他晶面快,改变量子点的形状,控制晶型,使合金量子点能级和禁带宽度能和纳米氧化锌的能级禁带宽度相匹配,即形成有序的阶梯结构。在本专利技术中,所述非配位溶剂优选包括1-十八烯和/或三辛胺。得到阳离子前驱体后,本专利技术向所述阳离子前驱体中注入硫源,进行第一反应得到量子点前驱体。在本专利技术中,所述硫源注入和第一反应优选在真空或惰性气体保护下进行;所述惰性气体优选为氮气或氩气。在本专利技术中,所述硫源与上述技术方案所述镉源的摩尔比优选为2~50:1,更优选为10~40:1,最优选为20~30:1。本专利技术对所述硫源的种类没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的能够提供S元素的物质即可。在本专利技术中,所述硫源优选为单质硫,更优选为硫粉。在本专利技术中,所述硫源优选以硫源溶液的形式加入;所述硫源溶液的浓度优选为0.001~0.5mol/L,更优选为0.01~0.1mol/L;所述硫源溶液中的溶剂优选为1-十八烯或三辛胺。在本专利技术中,所述硫源优选一次性注入到阳离子前驱体中。在本专利技术中,所述硫源注入的速率优选为20~100mL/s,更优选为40~80mL/s。在本专利技术中,所述硫源注入时阳离子前驱体的温度优选为280~320℃,更优选为290~310℃。在本专利技术中,所述第一反应的温度优选为280~320℃,更优选为290~31本文档来自技高网...
一种<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/28/201610742723.html" title="一种合金量子点及其制备方法、电致发光二极管和光致发光二极管原文来自X技术">合金量子点及其制备方法、电致发光二极管和光致发光二极管</a>

【技术保护点】
一种合金量子点的制备方法,包括以下步骤:(1)将锌源、镉源、过渡金属盐、配位溶剂和非配位溶剂混合,加热得到阳离子前驱体;(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入硫源,进行第一反应得到量子点前驱体;(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入硒源,进行第二反应得到合金量子点。

【技术特征摘要】
1.一种合金量子点的制备方法,包括以下步骤:(1)将锌源、镉源、过渡金属盐、配位溶剂和非配位溶剂混合,加热得到阳离子前驱体;(2)向所述步骤(1)得到的阳离子前驱体中注入硫源,进行第一反应得到量子点前驱体;(3)向所述步骤(2)得到的量子点前驱体中加入硒源,进行第二反应得到合金量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中锌源、镉源和过渡金属盐中金属元素的摩尔比为10~100:1:0.1~2。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中加热的温度为100~200℃。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的硫源与所述步骤(1)中镉源的摩尔比为2~50:1。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中第一反应的温度为280~320℃,第一反应的...

【专利技术属性】
技术研发人员:李清华李海洋金肖张虚谷
申请(专利权)人:厦门世纳芯科技有限公司
类型:发明
国别省市:福建;35

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