蓝绿色发光量子点及其制备方法技术

技术编号:13420474 阅读:97 留言:0更新日期:2016-07-28 10:45
本发明专利技术公开了一种蓝绿色发光量子点及其制备方法。该量子点包括:CdSnSe1-n核、CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层和ZnS外壳。CdSnSe1-n核中0<n<1。CdS缓冲层包覆在CdSnSe1-n核的外周,Zn0.5Cd0.5X缓冲层,包覆在CdS缓冲层的外周,X为S或Se;ZnS外壳包覆在Zn0.5Cd0.5X缓冲层的外周。上述蓝绿色发光量子点通过CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5X缓冲层的顺序引入,降低核壳结构间的晶格失配度,形成在450-550nm波长范围内的蓝绿色发光量子点,使得利用该蓝绿色发光量子点的QD-LED的最高亮度可达到4700cd/m2以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体材料领域,具体地,涉及一种蓝绿色发光量子点及其制备方法
技术介绍
量子点,又可称为纳米晶,是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒。量子点中由于电子和空穴被量子限域,连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构,受激后可以发射荧光。基于量子效应,量子点在太阳能电池,发光器件,光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。随着QD-LED器件研究迅猛发展,红色和绿色LED的性能参数得以满足应用需要,但是蓝色LED的性能指标依然很低。目前,适用于蓝色LED的蓝绿色发光量子点的现状及问题如下:一、含磷量子点含磷量子点相对现有的其他量子点而言,具有相对较好的质量,然而这种含磷量子点的合成都是通过有毒的、昂贵、易燃易爆的含膦化合物(三辛基膦TOP/三丁基膦TBP),不适合商业化生产,因此极大地限制了其商业化应用。二、类似于CdSe的单层量子点在制备这种量子点时只能得到二元量子点,此量子点尺寸很小(小于2nm)时,难以通过外延生长无壳材料来钝化其表面,因此只能通过调节其尺寸来调节发光性质,很难获得量子产率高、稳定性好的蓝绿色发光。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种蓝绿色发光量子点及其制备方法,以在降低毒害的情况下,提高量子点的稳定性和发光亮度。为了实现上述目的,在本专利技术的一个方面,提供一种蓝绿色发光量子点,该量子点包括:CdSnSe1-n核,其中0<n<1;CdS缓冲层,包覆在CdSnSe1-n核的外周;Zn0.5Cd0.5X缓冲层,包覆在CdS缓冲层的外周,X为S或Se;ZnS外壳,包覆在Zn0.5Cd0.5X缓冲层的外周。在本专利技术的另一个方面还提供了一种上述蓝绿色发光量子点的制备方法,该制备方法包括以下步骤:制备Cd前驱体贮备液、S前驱体贮备液、Se前驱体贮备液,Zn-Cd前驱体贮备液作为原料备用;制备CdSnSe1-n量子点;以CdSnSe1-n量子点为核,在CdSnSe1-n量子点外周依次生长CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层,以及ZnS外壳,得到蓝绿色发光量子点,其中,0<n<1,X为S或Se。本专利技术所提供的这种蓝绿色发光量子点以CdSnSe1-n量子点为核,依次生长CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层和ZnS外壳,通过CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5X缓冲层的顺序引入,降低核壳结构间的晶格失配度,形成在450-550nm波长范围内的蓝绿色发光量子点,使得利用该蓝绿色发光量子点的QD-LED的最高亮度可达到4700cd/m2以上。本专利技术所提供的这种蓝绿色发光量子点的制备方法,通过采用无膦法制备,降低了原料成本、降低了毒害,通过CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5X缓冲层的顺序引入,大幅度地提高了上述蓝绿色发光量子点的产率,使量子产率可以达到50-70%。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术,但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1示出了根据本专利技术实施例1至5中不同S/Se摩尔比的CdSnSe1-n量子点的吸收、荧光光谱;图2示出了示出了根据本专利技术实施例1制备的CdS0.5Se0.5/CdS/Zn0.5Cd0.5S/ZnS量子点的XRD图谱;以及图3示出了根据本专利技术实施例1中CdS0.5Se0.5/CdS/Zn0.5Cd0.5S/ZnS核多壳量子点,在各层厚度不同时的量子点的荧光\\吸收变化图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本发明。在本专利技术中,位于量子点中的“/”代表分层的含义,“/”的两侧代表不同的层结构,例如在本专利技术的CdSnSe1-n/CdS/Zn0.5Cd0.5X/ZnS量子点中出现了三个“/”,其代表该量子点包括四层结构,包括CdSnSe1-n核、CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层和ZnS外壳。正如
技术介绍
部分所介绍的,在现有技术中适用于蓝色LED的蓝绿色发光量子点存在稳定性和发光亮度不足的问题,在本专利技术中针对于这一问题,提出了一种蓝绿色发光量子点,该量子点包括:CdSnSe1-n核、CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层和ZnS外壳。CdSnSe1-n核中0<n<1。CdS缓冲层包覆在CdSnSe1-n核的外周,Zn0.5Cd0.5X缓冲层,包覆在CdS缓冲层的外周,X为S或Se;ZnS外壳包覆在Zn0.5Cd0.5X缓冲层的外周。本专利技术所提供的这种蓝绿色发光量子点以CdSnSe1-n量子点为核,依次生长CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层和ZnS外壳,通过CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5X缓冲层的顺序引入,降低核壳结构间的晶格失配度,形成在450-550nm波长范围内的蓝绿色发光量子点,使得利用该蓝绿色发光量子点的QD-LED的最高亮度可达到4700cd/m2以上。优选地,上述蓝绿色发光量子点中0.25<n<0.75,通过优化n的数值,有利于进一步降低核壳结构间的晶格失配度,提高蓝绿色发光量子点的稳定性和发光率,特别优选n=0.5。优选地,上述蓝绿色发光量子点中Zn0.5Cd0.5X缓冲层为Zn0.5Cd0.5S。通过在CdSnSe1-n核与ZnS外壳之间引入CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5S缓冲层,能够更好的降低核壳结构间的晶格失配度,提高蓝绿色发光量子点的稳定性和发光率。在本专利技术上述蓝绿色发光量子点中,对于ZnnCd1-nX核以及外壳的厚度并没有特殊要求,然而,为了优化所制备的蓝绿色发光量子点的稳定性,优选CdSnSe1-n核的直径为1-5nm,CdS缓冲层的厚度为10-20nm,Zn0.5Cd0.5X缓冲层的厚度为10-20nm,ZnS外壳的厚度为5-30nm。更优选CdSnSe1-n核的厚度为2-4nm,CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5X缓冲层的总厚度为CdSnSe1-n核厚度的4-7倍,ZnS外壳的厚度为CdS缓冲层和Zn0.5Cd0.5X缓冲层的总厚度的1-3倍。将CdSnSe1-n核、CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层和ZnS外壳依次按比例生长有利于提高相应量子点的发光效果。本专利技术所提供的上述蓝绿色发光量子点参照现有的本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种蓝绿色发光量子点,其特征在于,所述量子点包括:CdSnSe1‑n核,其中0<n<1;CdS缓冲层,包覆在所述CdSnSe1‑n核的外周;Zn0.5Cd0.5X缓冲层,包覆在所述CdS缓冲层的外周,所述X为S或Se;ZnS外壳,包覆在所述Zn0.5Cd0.5X缓冲层的外周。

【技术特征摘要】
1.一种蓝绿色发光量子点,其特征在于,所述量子点包括:
CdSnSe1-n核,其中0<n<1;
CdS缓冲层,包覆在所述CdSnSe1-n核的外周;
Zn0.5Cd0.5X缓冲层,包覆在所述CdS缓冲层的外周,所述X为S或Se;
ZnS外壳,包覆在所述Zn0.5Cd0.5X缓冲层的外周。
2.根据权利要求1所述的量子点,其中,0.25<n<0.75,优选所述
Zn0.5Cd0.5X缓冲层为Zn0.5Cd0.5S缓冲层。
3.根据权利要求1所述的量子点,其中,所述CdSnSe1-n核的直径为
1-5nm,所述CdS缓冲层厚度为10-20nm,所述Zn0.5Cd0.5X缓冲层厚度为
10-20nm,所述ZnS外壳的厚度为5-30nm;
优选地,所述CdSnSe1-n核的直径为2-4nm,所述CdS缓冲层和所述
Zn0.5Cd0.5X缓冲层的总厚度为所述CdSnSe1-n核厚度的4-7倍,所述ZnS外壳
的厚度为所述CdS缓冲层和所述Zn0.5Cd0.5X缓冲层的总厚度的1-3倍。
4.一种权利要求1至3中任一项所述的蓝绿色发光量子点的制备方法,
其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
制备Cd前驱体贮备液、S前驱体贮备液、Se前驱体贮备液,Zn-Cd前
驱体贮备液作为原料备用;
制备CdSnSe1-n量子点;以CdSnSe1-n量子点为核,在所述CdSnSe1-n量子
点外周依次生长CdS缓冲层、Zn0.5Cd0.5X缓冲层,以及ZnS外壳,得到所述
蓝绿色发光量子点,其中,0<n<1,X为S或Se。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其中,
制备Cd前驱体贮备液的步骤包括:将Cd源与第一配体、第一有机溶
剂混合得到混合物A;在氮气保护下,将所述混合物A加热升温至200-300℃,
反应45-75min后,冷却至125-145℃,得到第一Cd前驱体贮备液备用,
制备Zn前驱体贮备液的步骤包括:将Zn源与第二配体和第二有机溶剂
混合得到混合物B;在氮气保护下,将所述混合物B加热升温至290-320℃,
反应65-90min后,冷却至95-105℃,得到Zn前驱体贮备液备用;
制备Zn-Cd前驱体贮备液的步骤包括:将Zn源、Cd源与第三配体和第
三有机溶剂混合得到混合物C;在氮气保护下,将所述混合物C加热升温至
250-300℃,反应70-100min后,冷却至125-145℃,得到所述Zn-Cd前驱体
贮备液备用;
制备S前驱体贮备液的步骤包括:将S与第四有机溶剂混合,得到混合
物D;在氮气保护下,将所述混合物D加热至140-160℃,保温处理100-145min
后,冷却至50-70℃,得到S前驱体贮备液备用;
制备Se前驱体贮备液的步骤包括:将Se与第五有机溶剂混合,得到混
合物E;在氮气保护下,将所述混合物E加热至140-160℃,保温处理
120-169min后,冷却至50-70℃,得到Se前驱体贮备液备用,
优选地,所述Cd源为氧化镉或二甲基镉,
优选地,所述Zn源为氧化锌或二乙基锌,
优选地,所述第一配体、第二配体和第三配体分别独立的选自橄榄油或
浓度85-98wt%的油酸,
优选地,所述第一有机溶剂、第二有机溶剂和第三有机溶剂分别独立的
选自液体石蜡、油胺和浓度85-95wt%的十八烯中的一种或多种,
优选地,所述第四有机溶剂和第五有机溶剂分别独立的选自85-98wt%
的十八烯或油胺。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其中,在制备所述Cd前驱体贮备
液、所述Zn前驱体贮...

【专利技术属性】
技术研发人员:周维赵严帅
申请(专利权)人:比亚迪股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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