量子点及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种量子点的制备方法及量子点。此量子点的制备方法包括提供晶种组合物溶液及在此晶种组合物溶液中加入核心半导体前驱物溶液。此晶种组合物溶液包括晶种组合物，且此晶种组合物为树状聚合物‑金属纳米颗粒复合体。此核心半导体前驱物溶液包括第一半导体离子及第二半导体离子。此量子点的制备方法亦包括进行第一合成反应，以形成核心半导体材料包覆晶种组合物。此核心半导体材料是通过使第一半导体离子与第二半导体离子化合而形成。

【技术实现步骤摘要】
量子点及其制备方法
本专利技术有关于一种量子点及量子点的制备方法，特别是有关于一种在较低的反应温度下制备量子点的方法。
技术介绍
量子点(quantumdots,QDs)是纳米级的半导体材料，通常具有由约数百个原子到约数千个原子所形成的晶体结构。量子点具有光致发光(photoluminescence)特性。相较于现有技术已知的有机染料分子，量子点的优点包括：较高的荧光亮度、较佳的稳定性以及可调整的荧光波长等。量子点是极具潜力的材料，且可应用于广泛的用途，例如，激光组件、光感测组件、内存组件、太阳光电组件、显示器组件、生物检测组件等。然而，量子点的量产性低且价格昂贵，因此限制了其应用于各产业的潜力。再者，目前既有的量子点大多是包含镉的材料，对于环境的污染性高。基于环境友善的考虑，无镉的量子点逐渐成为研发的主流趋势。因此，在本领域中仍需寻求更优选的量子点制备方法，以实现高效率生产无镉的量子点。
技术实现思路
本专利技术的一实施例揭示一种量子点的制备方法，包括：(a)提供晶种组合物溶液，此晶种组合物溶液包括晶种组合物，且此晶种组合物为树状聚合物-金属纳米颗粒复合体；(b)在此晶种组合物溶液中加入核心半导体前驱物溶液，此核心半导体前驱物溶液包括第一半导体离子及第二半导体离子；以及(c)进行第一合成反应，以形成核心半导体材料包覆晶种组合物，此核心半导体材料是通过使第一半导体离子与第二半导体离子化合而形成的。本专利技术的另一实施例揭示一种量子点，包括：晶种，此晶种包括金属纳米颗粒，且此金属纳米颗粒包括金、银、铂或钯；以及核心半导体材料，包覆晶种，其中核心半导体材料是通过使第一半导体离子与第二半导体离子化合而形成的。为让本专利技术的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出优选实施例，作详细说明如下：【图式简单说明】图1绘示根据本专利技术的一些实施例的晶种组合物的制备步骤的示意图。图2绘示根据本专利技术的一些实施例的量子点的制备步骤的示意图。图3绘示根据本专利技术的一些实施例的具有核-壳结构的量子点的制备步骤的示意图。【符号说明】102’～树状聚合物102～晶种组合物104～金属纳米颗粒112～核心半导体前驱物114～核心半导体材料120～量子点122～壳层半导体前驱物124～壳层半导体材料130～量子点【具体实施方式】在本说明书中，“约”、“大约”的用语通常表示在一给定值或范围的20％之内，优选是10％之内，且更优选是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”、“大约”的含义。依据本专利技术一些实施例，提供一种量子点的制备方法，此制备方法使用树状聚合物-金属纳米颗粒复合体作为晶种组合物，进行量子点合成反应。由于此晶种组合物在反应溶液中的分散性与化学稳定性良好，且此晶种组合物与量子点前驱物之间的吸引力良好。使用此晶种组合物进行量子点的合成反应，可降低反应温度，且可改善量子点合成反应的制程窗口(processwindow)。因此，使用此制备方法能够高效率地生产量子点，进而降低生产量子点所耗费的时间与成本。本专利技术的一些实施例提供一种量子点的制备方法，此方法包括以下步骤：(a)提供晶种组合物溶液，其中此晶种组合物溶液包括晶种组合物，且此晶种组合物为树状聚合物(dendrimer)-金属纳米颗粒复合体；(b)在此晶种组合物溶液中加入核心半导体前驱物溶液，其中此核心半导体前驱物溶液包括第一半导体离子及第二半导体离子；以及(c)进行第一合成反应，以形成核心半导体材料包覆晶种组合物，其中此核心半导体材料是通过使第一半导体离子与第二半导体离子化合而形成。以下配合图1详细说明上述量子点的制备方法的步骤(a)。图1绘示根据本专利技术的一些实施例的晶种组合物102的制备步骤的示意图。请参照图1，首先，提供晶种组合物溶液。此晶种组合物溶液含有树状聚合物102’、金属盐化合物及溶剂。树状聚合物102’的结构绘示于图1的左侧部分。金属盐溶解于溶剂中，而产生金属离子以及相对离子(抗衡离子，counterion)。其中，金属离子的电性与相对离子的电性相反。金属盐溶解所产生的金属离子受到树状聚合物102’中的官能基所吸引，而分散于树状聚合物102’中。另外，为了平衡电荷，相对离子也分散于树状聚合物102’中。金属离子以及相对离子吸附于树状聚合物102’的状态显示于图1的中间部分。接着，对吸附有金属离子以及相对离子的树状聚合物102’提供适当的能量，使金属离子进行还原反应而形成金属原子。所产生的金属原子在树状聚合物102’中聚集而形成金属纳米颗粒104。因此，可得到含有晶种组合物102的晶种组合物溶液。晶种组合物102是一种树状聚合物-金属纳米颗粒复合体，且其结构绘示于图1的右侧部分。提供适当的能量方法可包括但不限于：对晶种组合物溶液照射光线。由于不同的金属离子所需的还原反应能量不同，因此，可依据所使用的金属离子选择具有适当波长的光线。在一些实施例中，为了得到晶种组合物102，可使用波长200-350nm的紫外线照射晶种组合物溶液。在其他实施例中，可使用其他波长的光线照射晶种组合物溶液。树状聚合物102’可作为用以合成金属纳米颗粒104的模板。如图1所示，树状聚合物102’具有控制良好的立体结构。树状聚合物102’的分子链末端上具有可吸引金属离子的官能基团，因此可有效地吸附金属离子。因此，可依据所欲合成的金属纳米颗粒104，选择合适的树状聚合物102’。举例而言，合适的树状聚合物102’包括但不限于：聚酰胺-胺(polyamidoamine,PAMAM)、聚丙烯胺-丙胺(polypropylenimine,PPI)。在一些实施例中，树状聚合物102’为聚酰胺-胺的树状聚合物。在这样的实施例中，树状聚合物102’中分子链末端的胺基可作为吸引金属离子的官能基团。再者，为了控制金属纳米颗粒104的粒径大小与粒径均一性，可将树状聚合物102’的官能基团的摩尔数X1对金属纳米颗粒104的摩尔数X2的比率X1/X2调整为特定的范围内。若比率X1/X2太低，则树状聚合物102’对金属离子的吸引力不够强，因而无法吸附足够量的金属离子。如此一来，可能导致金属纳米颗粒104的粒径太小而无法作为晶种，将不利于后续的量子点合成反应。反之，若比率X1/X2太高，则树状聚合物102’吸附的金属离子过多。如此一来，可能导致金属纳米颗粒104的粒径太大，或者是复数个金属纳米颗粒104被单一个树状聚合物102’包覆的情形。如此一来，作为晶种的金属纳米颗粒104的粒径过大或不均一，因而无法得到粒径均一的量子点。在一些实施例中，树状聚合物102’的官能基团的摩尔数X1对金属纳米颗粒104的摩尔数X2的比率X1/X2为1-5。在另一些实施例中，X1/X2为1-4。在又一些实施例中，X1/X2为2-3。此外，相较于内侧部分，树状聚合物102’的外侧部分的分子排列较为疏松。因此，树状聚合物102’的外侧部分具有可容纳金属纳米颗粒104的空间。此外，由于树状聚合物102’的立体障碍，可避免金属纳米颗粒104的粒径过大。由于不同代数的树状聚合物102’具有不同的立体障碍，因此，可通过选用合适代数的树状聚合物102’，而将金属纳米颗粒104的粒径控制在所需的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子点的制备方法，包括：(a)提供晶种组合物溶液，其中该晶种组合物溶液包括晶种组合物，且该晶种组合物为树状聚合物‑金属纳米颗粒复合体；(b)在该晶种组合物溶液中加入核心半导体前驱物溶液，其中该核心半导体前驱物溶液包括第一半导体离子及第二半导体离子；以及(c)进行第一合成反应，以形成核心半导体材料包覆该晶种组合物，其中该核心半导体材料是通过使该第一半导体离子与该第二半导体离子化合而形成。

【技术特征摘要】
2016.11.08 US 62/419,0441.一种量子点的制备方法，包括：(a)提供晶种组合物溶液，其中该晶种组合物溶液包括晶种组合物，且该晶种组合物为树状聚合物-金属纳米颗粒复合体；(b)在该晶种组合物溶液中加入核心半导体前驱物溶液，其中该核心半导体前驱物溶液包括第一半导体离子及第二半导体离子；以及(c)进行第一合成反应，以形成核心半导体材料包覆该晶种组合物，其中该核心半导体材料是通过使该第一半导体离子与该第二半导体离子化合而形成。2.如权利要求1所述的量子点的制备方法，其中该金属纳米颗粒包括金、银、铂或钯。3.如权利要求1所述的量子点的制备方法，其中该金属纳米颗粒为金纳米颗粒。4.如权利要求1所述的量子点的制备方法，其中该金属纳米颗粒的平均粒径小于或等于2nm。5.如权利要求1所述的量子点的制备方法，其中该树状聚合物为聚酰胺-胺的树状聚合物。6.如权利要求5所述的量子点的制备方法，其中该聚酰胺-胺的树状聚合物的代数为4.0代以上、8.0代以下。7.如权利要求5所述的量子点的制备方法，其中该聚酰胺-胺的树状聚合物的胺基的摩尔数对该金属纳米颗粒的摩尔数的比率为1-5。8.如权利要求1所述的量子点的制备方法，其中该第一合成反应的反应温度为170℃-190℃。9.如权利要求1所述的量子点的制备方法，其中该...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘怡君，苏育央，温俊祥，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71