核壳量子点、其制备方法、器件及组合物技术

本发明专利技术公开了核壳量子点、其制备方法、器件及组合物。其中核壳量子点包括量子点核以及包覆在量子点核上的壳层，壳层具有至少一层，壳层的最外层包括氧元素以及X元素，X元素选自以下元素中的一种或几种：Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，壳层的最外层还包括第一元素和/或第二元素，第一元素包括除X元素之外的至少一II族元素，第二元素包括除氧元素之外的至少一VI族元素，氧元素与X元素和/或第一元素以化学键结合。

Core-shell quantum dots, their preparation methods, devices and compositions

The invention discloses a core-shell quantum dot, a preparation method thereof, devices and compositions. Among them, core-shell quantum dots include quantum dot nuclei and the shell coated on the core of quantum dots. The shell has at least one layer. The outer layer of the shell includes oxygen and X elements. X elements are selected from one or more of the following elements: Mg, Ca, Sr, Ba, Ti, Zr, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ni, Al, Ga, Si, and the outer layer of the shell. It also includes the first element and/or the second element. The first element includes at least one group II element besides X element, and the second element includes at least one group VI element besides oxygen element. Oxygen element binds with X element and/or the first element by chemical bonds.

【技术实现步骤摘要】
核壳量子点、其制备方法、器件及组合物
本专利技术涉及量子点材料领域，尤其涉及核壳量子点、其制备方法、器件及组合物。
技术介绍
量子点又称半导体纳米晶，由于其具有发光波长可调、发光效率高、色纯度好等优点，在显示、照明、生物及太阳能电池等领域有着广泛的应用前景，引起了人们的广泛关注。近年来，含CdSe、CdS等II-VI族基量子点材料的研究取得了极大的进展，其效率、半峰宽，稳定性等性能得到很大提高，并已应用于显示、生物等领域。然而，Cd是一种有毒的重金属，欧盟《关于化学品注册、评估、许可和限制的法规》(简称“REACH”)对进入其市场的货物中的含Cd量都做了严格的规定，因此Cd基量子点的广泛应用受到一定限制。研究者们对环境友好型无镉量子点的研究从来没有放弃。如何提升无镉量子点的性能一直是研究的重点和难点。在无镉量子点中，III-V族InP基量子点成为研究的热点，有望替代含Cd量子点。现有技术中InP基量子点荧光量子产率低，发光半峰宽大(色纯度低)，光、热、水稳定性差是制约其应用的主要原因。目前提高InP量子点的荧光量子产率和稳定性的方法主要有：(1)通过酸性试剂对InP量子点刻蚀，例如加入HF，NH4F等弱酸性试剂进行表面处理，效率可以从小于1％提升至20～40％，但是整个刻蚀过程难以控制，而且酸容易对InP量子点过分刻蚀，破坏InP量子点表面结构；(2)控制成核和生长，提高量子点均一性，提高色纯度；(3)通过在InP量子点外面包覆ZnS壳层以构建一种核壳结构的InP量子点，但是由于核层InP量子点晶格参数为0.589nm，而壳层ZnS材料的晶格参数为0.542nm，两者差别较大，造成晶格参数不匹配，导致ZnS层很难完整的包覆在InP表面，得到的ZnS包覆的InP量子点呈现不规则的多面体结构，为提高ZnS包覆效率，主要是对InP壳层进行修饰，通过一些无机酸或者光照对InP核层的刻蚀，刻蚀掉InP核层表面多余的In离子，或者增加过渡层ZnSe，形成InP/ZnSe/ZnS量子点；(4)在合成core中加入杂原子，如添加Zn或者Ga等。虽然现有技术对InP量子点的性能提升起到了一定的作用，但是仍有很大的改进空间。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种不含有Cd元素且稳定性好的核壳量子点。本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在所述量子点核上的壳层，其特征在于，所述壳层具有至少一层，所述壳层的最外层包括氧元素以及X元素，所述X元素选自以下元素中的一种或几种：Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，所述壳层的最外层还包括第一元素和/或第二元素，所述第一元素包括除X元素之外的至少一II族元素，所述第二元素包括除氧元素之外的至少一VI族元素，所述氧元素与所述X元素和/或所述第一元素以化学键结合。进一步地，所述量子点核包括以化学键结合的III族元素和V族元素，所述量子点核可选择地掺杂有Y元素，所述Y元素选自以下元素中的一种或几种：Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，所述量子点核中所述Y元素与所述III族元素的物质的量之比为1:100～1:10。进一步地，所述量子点核为InP或InYP。进一步地，所述壳层包括多层，所述壳层的各内层包括：第一元素、第二元素、可选的X元素。进一步地，在所述壳层的各层中，所述第一元素为Zn，所述第二元素为Se和/或S。进一步地，所述壳层的最外层包括硫元素，所述硫元素与所述X元素和/或所述第一元素以化学键结合。进一步地，所述核壳量子点为以下一种：InP/ZnSe/ZnS/ZnXO、InP/ZnSeS/ZnXO、InP/ZnXSe/ZnXS/ZnXO、InP/ZnXSeS/ZnXO、InP/ZnSe/ZnS/XSO、InP/ZnSeS/XSO、InP/ZnXSeSO、InP/ZnSe/ZnS/ZnXSO、InP/ZnSeS/ZnXSO、InP/ZnXSeSO、InYP/ZnSe/ZnS/ZnXO、InYP/ZnSeS/ZnXO、InYP/ZnXSe/ZnXS/ZnXO、InYP/ZnXSeS/ZnXO、InYP/ZnSe/ZnS/XSO、InYP/ZnSeS/XSO、InYP/ZnXSeSO、InYP/ZnSe/ZnS/ZnXSO、InYP/ZnSeS/ZnXSO、InYP/ZnXSeSO，其中Y元素选自以下元素中的一种或几种：Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si。进一步地，所述核壳量子点的半峰宽小于等于50nm。本专利技术的目的之二在于提供一种核壳量子点的制备方法，采用如下技术方案实现：一种核壳量子点的制备方法，包括以下步骤量子点核的制备：将III族元素前体、第一配体、第一溶剂、可选的Y元素前体混合加热得到III族元素混合物，其中Y元素选自以下元素中的一种或几种：Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，将V族元素前体、可选的第二配体、第二溶剂的混合物加入所述III族元素混合物中，加热反应后得到含量子点核的溶液；最外层壳层的制备：向所述含量子点核的溶液中加入X元素前体、氧前体、第一元素前体和/或第二元素前体，反应后得到包括至少三种元素的壳层，X元素选自以下元素中的一种或几种：Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，所述第一元素前体包括除X元素前体之外的至少一II族元素前体，所述第二元素前体包括除氧前体之外的至少一VI族元素前体。根据本专利技术的一个实施例，所述最外层壳层的制备步骤中，首先加入所述第一元素前体以及所述X元素前体，加热反应一段时间后，加入所述氧前体反应后得到壳层。根据本专利技术的另一个实施例，所述最外层壳层的制备步骤中，向所述含量子点核的溶液中加入所述X元素前体、所述氧前体、所述第二元素前体，加热反应一段时间得到壳层。根据本专利技术的另一个实施例，所述最外层壳层的制备步骤中，首先加入所述第一元素前体以及所述X元素前体，加热反应一段时间后，加入所述氧前体以及所述第二元素前体反应后得到壳层。进一步地，在所述最外层壳层的制备步骤之前，还包括内层壳层的制备：向所述含量子点核的溶液中加入第一元素前体、第二元素前体、可选地加入X元素前体，加热反应后得到壳层。进一步地，所述内层壳层的制备步骤中，加入两种不同的所述第二元素前体。进一步地，所述内层壳层的制备步骤重复两次以形成两层内层，第一次进行所述内层壳层的制备时，加入的所述第二元素前体为硒前体，第二次进行所述内层壳层的制备时，加入的所述第二元素前体为硫前体。进一步地，所述X元素前体选自羧酸X、卤化X、烷基X、烷基醇X中的一种或多种。进一步地，所述氧前体为醇，优选地，所述醇选自C原子数大于8的脂肪醇。进一步地，所述第一元素前体为锌前体，优选地，所述锌前体为C个数为1～18的羧酸锌或无机酸锌，所述锌前体的锌元素与所述X元素前体的X元素的物质的量之比为100:1～1:10。进一步地，所述第二元素前体为硫前体和/或硒前体，所述硒前体选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在所述量子点核上的壳层，其特征在于，所述壳层具有至少一层，所述壳层的最外层包括氧元素以及X元素，所述X元素选自以下元素中的一种或几种：Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，所述壳层的最外层还包括第一元素和/或第二元素，所述第一元素包括除X元素之外的至少一II族元素，所述第二元素包括除氧元素之外的至少一VI族元素，所述氧元素与所述X元素和/或所述第一元素以化学键结合。

【技术特征摘要】
1.一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在所述量子点核上的壳层，其特征在于，所述壳层具有至少一层，所述壳层的最外层包括氧元素以及X元素，所述X元素选自以下元素中的一种或几种：Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，所述壳层的最外层还包括第一元素和/或第二元素，所述第一元素包括除X元素之外的至少一II族元素，所述第二元素包括除氧元素之外的至少一VI族元素，所述氧元素与所述X元素和/或所述第一元素以化学键结合。2.根据权利要求1所述的核壳量子点，其特征在于，所述量子点核包括以化学键结合的III族元素和V族元素，所述量子点核可选择地掺杂有Y元素，所述Y元素选自以下元素中的一种或几种：Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，所述量子点核中所述Y元素与所述III族元素的物质的量之比为1:100～1:10。3.根据权利要求2所述的核壳量子点，其特征在于，所述量子点核为InP或InYP。4.根据权利要求1所述的核壳量子点，其特征在于，所述壳层包括多层，所述壳层的各内层包括：第一元素、第二元素、可选的X元素。5.根据权利要求4所述的核壳量子点，其特征在于，在所述壳层的各层中，所述第一元素为Zn，所述第二元素为Se和/或S。6.根据权利要求1所述的核壳量子点，其特征在于，所述壳层的最外层包括硫元素，所述硫元素与所述X元素和/或所述第一元素以化学键结合。7.根据权利要求1-6任一所述的核壳量子点，其特征在于，所述核壳量子点为以下一种：InP/ZnSe/ZnS/ZnXO、InP/ZnSeS/ZnXO、InP/ZnXSe/ZnXS/ZnXO、InP/ZnXSeS/ZnXO、InP/ZnSe/ZnS/XSO、InP/ZnSeS/XSO、InP/ZnXSeSO、InP/ZnSe/ZnS/ZnXSO、InP/ZnSeS/ZnXSO、InP/ZnXSeSO、InYP/ZnSe/ZnS/ZnXO、InYP/ZnSeS/ZnXO、InYP/ZnXSe/ZnXS/ZnXO、InYP/ZnXSeS/ZnXO、InYP/ZnSe/ZnS/XSO、InYP/ZnSeS/XSO、InYP/ZnXSeSO、InYP/ZnSe/ZnS/ZnXSO、InYP/ZnSeS/ZnXSO、InYP/ZnXSeSO，其中Y元素选自以下元素中的一种或几种：Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si。8.根据权利要求1-7任一所述的核壳量子点，其特征在于，所述核壳量子点的半峰宽小于等于50nm。9.一种核壳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤量子点核的制备：将III族元素前体、第一配体、第一溶剂、可选的Y元素前体混合加热得到III族元素混合物，其中Y元素选自以下元素中的一种或几种：Zn、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，将V族元素前体、可选的第二配体、第二溶剂的混合物加入所述III族元素混合物中，加热反应后得到含量子点核的溶液；最外层壳层的制备：向所述含量子点核的溶液中加入X元素前体、氧前体、第一元素前体和/或第二元素前体，反应后得到包括至少三种元素的壳层，X元素选自以下元素中的一种或几种：Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Ga、Si，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高静，余文华，汪均，谢阳腊，乔培胜，苏叶华，
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