核壳量子点、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种核壳量子点、其制备方法及应用。该核壳量子点，包括量子点核以及包覆在量子点核外的第一壳层，量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，第一壳层还掺杂有三价离子,三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，三价阳离子的离子半径大于Zn

【技术实现步骤摘要】
核壳量子点、其制备方法及应用
本专利技术涉及量子点合成
，尤其涉及一种核壳量子点、其制备方法及应用。
技术介绍
量子点由于具有荧光效率高、半峰宽窄、稳定性好等优点，备受人们的关注。传统的高量子产率的量子点大都是基于镉元素制备获得，而镉元素是一种毒性较高的重金属元素，因此含镉量子点在一些领域的应用受到限制，如生物标记、电子产品等。InP量子点正是目前研究的一个热点，对于InP量子点的合成仍然存在一些问题，如尺寸相貌不均一，荧光半峰宽很宽(一般在40nm以上)，荧光量子产率低(小于1％)，稳定性不好。自文献报道以来，提高InP量子点的荧光强度以及稳定性的方法，基本都是在量子点核外再生长一层均匀的壳层来提高量子点的荧光强度以及稳定性，目前常见的包覆壳层的方法是在InP或者InZnP量子点表面包覆ZnSe以及ZnS。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种核壳量子点、其制备方法及应用，以提高量子点的稳定性、荧光量子产率以及降低荧光半峰宽。本专利技术的一个方面提供一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在上述量子点核外的第一壳层，上述量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，上述第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，上述第一壳层还掺杂有三价离子,上述三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，其中，所述三价阳离子的离子半径大于Zn2+的离子半径。进一步地，上述量子点核中的上述Ⅲ族元素为In，上述Ⅴ族元素为P，上述量子点核中还掺杂有以下元素中的一种或多种：Al、Zr、Zn、Ni、Ga、Fe、Co、V、Ti、Mg、Mn、Cr、Sn。进一步地，上述第一壳层中的上述Ⅱ族元素为Zn，上述Ⅵ族元素为Se和/或S。进一步地，上述第一壳层掺杂有三价阳离子，上述三价阳离子与上述量子点核中的至少一种Ⅲ族元素相同；或者，上述第一壳层中掺杂有三价阴离子，上述三价阴离子与上述量子点核中的至少一种Ⅴ族元素相同。进一步地，上述第一壳层的II族元素与掺杂的三价离子的摩尔比为(100:1)～(10:1)。进一步地，上述核壳量子点还包括包覆在上述第一壳层外的第二壳层，上述第二壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，上述第二壳层中可选择地掺杂有三价离子。进一步地，上述第二壳层中的上述Ⅱ族元素为Zn，上述Ⅵ族元素为Se、S中的一种或多种。进一步地，上述核壳量子点为以下任一种：InP/InZnSe/ZnS、InZnP/InZnSe/ZnS、InZnP/InZnSe/ZnSeS。本专利技术的另一个方面提供一种核壳量子点制备方法，包括量子点核制备：将Ⅲ族元素前体与Ⅴ族元素前体于溶液中混合，加热反应后得到量子点核；第一壳层生长：将上述量子点核与Ⅱ族元素前体、三价离子前体、Ⅵ族元素前体混合，加热进行反应以在上述量子点核外生长第一壳层，所述三价离子前体选自三价阳离子前体、三价阴离子前体中的一种或多种，其中，所述三价阳离子前体中的三价阳离子半径大于Zn2+的离子半径。进一步地，上述量子点核制备步骤中，上述Ⅲ族元素前体为铟前体，上述Ⅴ族元素前体为磷前体，上述Ⅲ族元素前体与上述Ⅴ族元素前体的质量比为(1:1)～(10:1)。进一步地，上述量子点核制备步骤中，混合液中还加入掺杂元素的前体，上述掺杂元素选自以下一种或多种：Al、Zr、Zn、Ni、Ga、Fe、Co、V、Ti、Mg、Mn、Cr、Sn。进一步地，上述第一壳层生长步骤中：首先将Ⅱ族元素前体与三价阳离子前体于溶液中混合得到混合液，然后将提纯的上述量子点核注入上述混合液中，然后再向上述混合液中加入Ⅵ族元素前体与三价阴离子前体，加热进行反应以在上述量子点核外生长第一壳层；或者，首先将Ⅱ族元素前体与三价阳离子前体于溶液中混合得到混合液，然后将提纯的上述量子点核注入前述混合液中，然后再向上述混合液中加入Ⅵ族元素前体，加热进行反应以在上述量子点核外生长第一壳层；或者，首先将提纯的上述量子点核注入Ⅱ族元素前体的溶液中，然后再向上述溶液中加入Ⅵ族元素前体与三价阴离子前体，加热进行反应以在上述量子点核外生长第一壳层。进一步地，上述三价阳离子前体为铟前体，上述三价阴离子前体为磷前体，上述Ⅱ族元素前体为锌前体，上述Ⅵ族元素前体为硒前体、硫前体中的一种或混合。进一步地，上述铟前体选自InCl3、InMA3、InAc3中的一种或多种；上述磷前体选自三(三甲基硅)膦、三(三乙基硅)膦中的一种或两种；上述锌前体为C个数为1～18的羧酸锌或无机酸锌；上述硒前体选自Se-TOP(三辛基膦硒)、Se-TBP(三丁基膦硒)、Se-ODE溶液(十八烯-硒)、Se粉-ODE悬浊液、TMS-Se[三(三甲基硅)硒]中的一种或多种；上述硫前体选自S-TOP(三辛基膦硫)、S-TBP(三丁基膦硫)、S-ODE(十八烯-硫)、烷基硫醇、TMS-S[三(三甲基硅)硫]中的一种或多种。根据本专利技术的一个优选实施例，上述核壳量子点制备方法还包括第二壳层生长：向第一壳层生长完成后的溶液中加入Ⅱ族元素前体与三价阳离子前体混合均匀，然后再加入Ⅵ族元素前体与三价阴离子前体，加热进行反应以在上述第一壳层外生长第二壳层；或者，向第一壳层生长完成后的溶液中加入Ⅱ族元素前体与三价阳离子前体混合均匀，然后再加入Ⅵ族元素前体，加热进行反应以在上述第一壳层外生长第二壳层；或者，向第一壳层生长完成后的溶液中加入Ⅱ族元素前体混合均匀，然后再加入Ⅵ族元素前体，加热进行反应以在上述第一壳层外生长第二壳层；或者，向第一壳层生长完成后的溶液中加入Ⅱ族元素前体混合均匀，然后再加入Ⅵ族元素前体与三价阴离子前体，加热进行反应以在上述第一壳层外生长第二壳层。根据本专利技术的另一个优选实施例，上述核壳量子点制备方法还包括第二壳层生长：上述第一壳层生长完成后，溶液中含有过量的Ⅱ族元素前体，向上述溶液中加入Ⅵ族元素前体，可选的加入三价阴离子前体，加热进行反应以在上述第一壳层外生长第二壳层；或者，上述第一壳层生长完成后，溶液中含有过量的Ⅱ族元素前体以及三价阳离子前体，向上述溶液中加入Ⅵ族元素前体，可选的加入三价阴离子前体，加热进行反应以在上述第一壳层外生长第二壳层。进一步地，上述第一壳层生长步骤中，Ⅵ族元素前体为硒前体；上述第二壳层生长步骤中，Ⅵ族元素前体为硫前体。本专利技术的一个方面提供一种量子点组合物，包括上述任一种核壳量子点。本专利技术的一个方面提供一种量子点发光器件，包括上述任一种的核壳量子点。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术在包覆于量子点核外的壳层中加入三价离子，使得壳层与核层之间的价态平衡，有利于壳层的外延生长，使得壳层更容易包覆，还有利于减少晶格缺陷，提高量子点的稳定性、荧光量子产率以及降低荧光半峰宽。附图说明图1为实施例1与对比例3制备的量子点的荧光峰位置的对比。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本专利技术提供一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在所述量子点核外的第一壳层，量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，第一壳层还掺杂有三价离子,上述三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，上述三价阳离子的离子半径大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳量子点，其特征在于，包括量子点核以及包覆在所述量子点核外的第一壳层，所述量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，所述第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，所述第一壳层还掺杂有三价离子,所述三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，其中，所述三价阳离子的离子半径大于Zn2+的离子半径。

【技术特征摘要】
1.一种核壳量子点，其特征在于，包括量子点核以及包覆在所述量子点核外的第一壳层，所述量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，所述第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，所述第一壳层还掺杂有三价离子,所述三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，其中，所述三价阳离子的离子半径大于Zn2+的离子半径。2.根据权利要求1所述的核壳量子点，其特征在于，所述量子点核中的所述Ⅲ族元素为In，所述Ⅴ族元素为P，所述量子点核中还掺杂有以下元素中的一种或多种：Al、Zr、Zn、Ni、Ga、Fe、Co、V、Ti、Mg、Mn、Cr、Sn。3.根据权利要求2所述的核壳量子点，其特征在于，所述第一壳层中的所述Ⅱ族元素为Zn，所述Ⅵ族元素为Se和/或S。4.根据权利要求2所述的核壳量子点，其特征在于，所述第一壳层掺杂有三价阳离子，所述三价阳离子与所述量子点核中的至少一种Ⅲ族元素相同；或者，所述第一壳层中掺杂有三价阴离子，所述三价阴离子与所述量子点核中的至少一种Ⅴ族元素相同。5.根据权利要求1所述的核壳量子点，其特征在于，所述第一壳层的II族元素与掺杂的所述三价离子的摩尔比为(100:1)～(10:1)。6.根据权利要求1-5任一所述的核壳量子点，其特征在于，所述核壳量子点还包括包覆在所述第一壳层外的第二壳层，所述第二壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，所述第二壳层中可选择地掺杂有三价离子。7.根据权利要求6所述的核壳量子点，其特征在于，所述第二壳层中的所述Ⅱ族元素为Zn，所述Ⅵ族元素为Se、S中的一种或多种。8.根据权利要求6所述的核壳量子点，其特征在于，所述核壳量子点为以下任一种：InP/InZnSe/ZnS、InZnP/InZnSe/ZnS、InZnP/InZnSe/ZnSeS。9.一种核壳量子点制备方法，其特征在于，包括量子点核制备：将Ⅲ族元素前体与Ⅴ族元素前体于溶液中混合，加热反应后得到量子点核；第一壳层生长：将所述量子点核与Ⅱ族元素前体、三价离子前体、Ⅵ族元素前体混合，加热进行反应以在所述量子点核外生长第一壳层，所述三价离子前体选自三价阳离子前体、三价阴离子前体中的一种或多种，其中，所述三价阳离子前体中的三价阳离子半径大于Zn2+的离子半径。10.根据权利要求9所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，所述量子点核制备步骤中，所述Ⅲ族元素前体为铟前体，所述Ⅴ族元素前体为磷前体，所述Ⅲ族元素前体与所述Ⅴ族元素前体的质量比为(1:1)～(10:1)。11.根据权利要求10所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，所述量子点核制备步骤中，混合液中还加入掺杂元素的前体，所述掺杂元素选自以下一种或多种：Al、Zr、Zn、Ni、Ga、Fe、Co、V、Ti、Mg、Mn、Cr、Sn。12.根据权利要求9-11任一所述的核壳量子点制备方法，其特征在于，更具体地，所述第一壳层生长步骤中：首先将Ⅱ族元素前体与三价阳离子前体于溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健海，乔培胜，
申请(专利权)人：纳晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33