形成金属氧化膜外壳的连续的结晶成长结构的量子点制备方法以及由此制备的量子点技术

本发明专利技术公开了一种形成金属氧化膜外壳的连续的结晶成长结构的量子点制备方法以及由此制备的量子点。目前的量子点存在因外部的水分或者氧等的渗透而发生光退化、热退化现象等的问题。本发明专利技术提供的制备方法包含合成量子点，以及将溶解于有机溶剂中的含有铝、钛、镧、锗、锶、铟、镍、硅之中至少1个的金属反应性物质注入到 量子点反应中，使其在上述量子点的表面形成金属氧化膜。本发明专利技术在量子点上形成金属氧化膜，能够起到防止气体透过的作用，使水分和氧气无法从外部渗透到量子点内部，防止因从外部渗透的水、氧而发生光退化，确保量子点结构稳定性，量子点的热稳定性和氧化稳定性优秀。

A continuous crystalline growth structure of quantum dots forming a metal oxide film shell, a method for preparing the quantum dots, and a quantum dot prepared therefrom

The invention discloses a method for preparing a continuous crystalline growth structure, a quantum dot for forming a metal oxide film shell, and a quantum dot prepared thereby. The present quantum dots have problems of light degradation and thermal degradation due to external water or oxygen permeation. This invention provides a preparation method of composition containing quantum dots, and will be dissolved in an organic solvent containing aluminum, titanium, germanium, indium, lanthanum, strontium, nickel, silicon at least 1 metal reactive substances injected into quantum dot reaction, the metal oxide film formed on the surface of quantum dots the. The present invention forming a metal oxide film on a quantum dot, can play a role to prevent gas permeation, make water and oxygen can't penetrate from the outside to the quantum dots, prevent water, oxygen and light penetration from the external point of structure degradation, ensure the stability of quantum, thermal and oxidative stability of quantum dots is excellent.

【技术实现步骤摘要】
形成金属氧化膜外壳的连续的结晶成长结构的量子点制备方法以及由此制备的量子点
本专利技术涉及量子点领域，具体地说是关于不仅具有不区分核与壳的晶界缺陷最小化的连续的结晶成长结构，而且形成起到防止气体渗透作用的金属氧化膜，确保量子点结构稳定性，并能防止因从外部渗透的水、氧而发生的光退化的量子点的制备方法以及由此制备的量子点的内容。
技术介绍
量子点与有机化合物不一样，根据控制含有半导体成分的纳米粒子的大小及组成成分，能够轻易调节能带隙，表现出各种波长的光，并且和有机染料、荧光体等不一样，能够以非常窄的半峰宽再现出高纯度的颜色，具有很高的理论的量子效率以及宽的吸收带宽等优秀的光学特征。与有机材料相比，在空气中的稳定性也很优秀，并且通过表面处理，能够在各种溶剂中溶解。因其上述优点，所以在显示器、发光二极管（LED）、纳米复合结构的太阳能电池、生物领域等进行广泛的研究中，现有用其制作的显示器产品在上市中。这样的半导体纳米粒子，即量子点，能依据大小和模样控制电学/光学的性质，也可根据组成成分来控制。这是因为根据物理的被限制在量子点内部的电荷的能量准位和它们之间的电的结合，能量准位形成结晶。像这样的半导体量子点，有根据干式化学法，利用高温下基板上晶格不一致而成长的外延生长法，以及根据湿式化学法，在相对较低的温度下，在溶液中，通过化学反应成长的凝胶法。上述外延成长法有很大的缺点，就是不利于大量合成，对施主（donor）基板有相关性。因此，现有使用最活跃的方法是凝胶法。上述凝胶法合成的量子点，大的来说是由核以及把具有低能带隙的核的能量用具有高能带隙的物质来包裹的壳构成的。这里，壳的作用是把核的能量锁住，使其形成核的粒子能发光的能量结构，因此使发光效率增大。另外还由配体构成，配体是为了易于能量传达到外部以及分散于溶液中。现有对量子点结构的研究中，有很多对核-壳结构的能带隙进行设计，以及把容易受热和外界环境影响的有机配体用无机材料置换等提高信赖性这两个方向的研究。其中核-壳结构因双重物质间的晶格常数的不一致，其问题是存在晶格内的缺陷，捕获电子，光稳定性低。另外，有机配体的问题是，氧化稳定性非常低，捕获依据激发光所发生的电子，依据激发光的光变换效率低。解决这些问题的韩国公开专利10-2008-0027642（具有渐进的浓度梯度壳结构的量子点及其制备方法），据此合成了具有渐进的浓度梯度壳结构，并具有高发光效率和光化学稳定度的量子点，但是此量子点仍旧会导致核与壳之间的晶格常数不一致，因为包含了多个配位的有机配体，所以缺点是依据激发光的长期稳定度特性低。另外，还有量子点因外部的水分或者氧等的渗透而发生光退化、热退化现象等的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种在量子点上形成金属氧化膜，能够起到防止气体透过的作用，使水分和氧气无法从外部渗透到量子点内部，使量子点热稳定性和氧化稳定性优秀的制备方法。为此，本专利技术采用如下的技术方案：形成金属氧化膜外壳的连续的结晶成长结构的量子点制备方法，包含以下步骤：步骤a)，在锌、镉、水银、铟、铜、铅之中选择至少1个与不饱和脂肪酸混合，添加有机溶剂，合成阳离子前驱体；步骤b)，在烷基膦系列、氧化烷基膦系列、三烷基膦系列之中选择任何一个系列，将其与硒、硫、磷、碲之中至少1个混合，合成阴离子前驱体；步骤c)，将上述步骤a）的阳离子前驱体和上述步骤b）的阴离子前驱体按照合适的比例混合，在合适的温度下使其反应，合成量子点；步骤d)，在适宜的温度下，将溶解于上述有机溶剂中的含有铝、钛、镧、锗、锶、铟、镍、硅之中至少1个的金属反应性物质注入上述步骤c)，在上述量子点的表面形成金属氧化膜。本专利技术在量子点上形成如MxOy等这样的金属氧化膜，能够起到防止气体透过的作用，使水分和氧气无法从外部渗透到量子点内部，防止因从外部渗透的水、氧而发生光退化，确保量子点结构稳定性，量子点的热稳定性和氧化稳定性优秀。为合成由4成分系以上构成的连续的结晶成长结构的量子点，提高结构的稳定性，提供能克服因激发光或者注入的载体而发生的热退化现象，并且不只是在溶剂中，在热固化或光固化树脂中分散时也能阻止未固化的量子点的制造方法，采用的技术方案为：步骤e)，于上述步骤a）中，在镁、锂、硅、钛、铝之中至少选择1个作为起到掺杂作用的金属材料添加到上述有机溶剂中。所述的量子点具有不区分核与壳的晶界缺陷最小化的连续的结晶成长结构。作为优选，所述的金属材料与阳离子前驱体按重量比1-10：100的范围进行添加。作为优选，步骤c）中，将上述阳离子前驱体与阴离子前驱体在300-320℃的范围下按照10:1的重量比混合，合成量子点。作为优选，上述步骤d)中的金属反应性物质为异丙醇铝、异丙醇钛、异丙醇镧、异丙醇锗、异丙醇锶、三异丙醇铟、异丙醇镍、异丙醇硅之中的至少1个。作为优选，在所述步骤d)中，在150-240℃的温度范围下，将按照1-100mmol/L的范围溶解于上述有机溶剂中的上述金属反应性物质注入到合成的量子点中，在上述量子点的表面形成上述金属氧化膜。作为优选，所述有机溶剂为戊烯、乙烯、庚烯、十八烯、壬烯、癸烯、十一碳烯、十二碳烯、十三碳烯、十四碳烯、十五碳烯、辛烷之中的一种或多种的混合物；所述不饱和脂肪酸为肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、十八烯酸、亚油酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸之中的一种或多种的脂肪酸混合。作为优选，所述烷基膦系列为甲基膦、乙基膦、丙基膦中的一种或多种的混合物，氧化烷基膦系列为氧化二戊基膦、氧化十二烷膦化氢、氧化三丙基膦中的一种或多种的混合物，三烷基膦系列为三丙基磷、三丁基膦、三戊基膦中的一种或多种的混合物。包含上述制备方法制备的量子点，所述量子点具有不区分核与壳之间的晶界的由Cd、Zn、Se、S之中的任意一个构成的4成分系第1层结晶结构，在上述第1层结晶结构上成长的由CdS、ZnSe、ZnS之中的任意一个构成的4成分系第2层结晶结构，在上述第2层结晶结构上成长的CdZnSeS的4成分系第3层结晶结构，以及在上述第3层结晶结构上形成的金属氧化膜。本专利技术具有以下有益效果：通过本专利技术所制备的量子点具有不区分核与壳的多成分系的连续结构，因此能将晶界缺陷最小化，拥有结构的稳定性，并具有能够阻止因激发光或者外部电流而引起的热退化和氧化的效果。另外，因为能将有机配体最小化，所以能使膜光固化剂、LED封装树脂等的未固化最小化，并通过在形成电系发光组件发光层时使量子点之间的距离最小化，得到提高电流注入效率的效果。而且，在量子点上形成如MxOy等这样的金属氧化膜的话，其优点是能够起到气体阻隔膜的作用，使水分和氧气无法从外部渗透到量子点内部，热稳定性和氧化稳定性优秀。并且能够提高散热特性，起到防止量子点纳米材料自身的热退化和氧化的效果。由此，可适用于一定对防止气体透过膜的10-2-10-3g/㎡/day的WVTR(透湿率)的规格有要求的量子点膜、量子点LED封装、量子点电系发光组件以及量子点太阳能电池等。另外，因为折射率和表面等离子体效应上升，所以出光效率上升，具有能强化量子效率的效果。另外，使用本专利技术所制备的量子点，用于显示器、照明、医疗领域时，能减少因氧化及热而引起的光褪色(photo-bleaching)，维本文档来自技高网...

【技术保护点】
形成金属氧化膜外壳的连续的结晶成长结构的量子点制备方法，包含以下步骤：步骤a)，在锌、镉、水银、铟、铜、铅之中选择至少1个与不饱和脂肪酸混合，添加有机溶剂，合成阳离子前驱体；步骤b)，在烷基膦系列、氧化烷基膦系列、三烷基膦系列之中选择任何一个系列，将其与硒、硫、磷、碲之中至少1个混合，合成阴离子前驱体；步骤c)，将上述步骤a）的阳离子前驱体和上述步骤b）的阴离子前驱体按照合适的比例混合，在合适的温度下使其反应，合成量子点；其特征在于，还包括：步骤d)，在适宜的温度下，将溶解于上述有机溶剂中的含有铝、钛、镧、锗、锶、铟、镍、硅之中至少1个的金属反应性物质注入上述步骤c)，在上述量子点的表面形成金属氧化膜。

【技术特征摘要】
2017.02.22 KR 10-2017-00236541.形成金属氧化膜外壳的连续的结晶成长结构的量子点制备方法，包含以下步骤：步骤a)，在锌、镉、水银、铟、铜、铅之中选择至少1个与不饱和脂肪酸混合，添加有机溶剂，合成阳离子前驱体；步骤b)，在烷基膦系列、氧化烷基膦系列、三烷基膦系列之中选择任何一个系列，将其与硒、硫、磷、碲之中至少1个混合，合成阴离子前驱体；步骤c)，将上述步骤a）的阳离子前驱体和上述步骤b）的阴离子前驱体按照合适的比例混合，在合适的温度下使其反应，合成量子点；其特征在于，还包括：步骤d)，在适宜的温度下，将溶解于上述有机溶剂中的含有铝、钛、镧、锗、锶、铟、镍、硅之中至少1个的金属反应性物质注入上述步骤c)，在上述量子点的表面形成金属氧化膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包含步骤e)，于上述步骤a）中，在镁、锂、硅、钛、铝之中至少选择1个作为起到掺杂作用的金属材料添加到上述有机溶剂中。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的金属材料与阳离子前驱体按重量比1-10：100的范围进行添加。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤c）中，将上述阳离子前驱体与阴离子前驱体在300-320℃的范围下按照10:1的重量比混合，合成量子点。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，上述步骤d)中的金属反应性物质为异丙醇铝、...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾鑫洪，金秀圭，李炅具，文振硕，姜秉昊，金泰润，尹贤智，
申请(专利权)人：浙江新诺科安全设备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33