一种量子点分散液、其制备方法及包含其的光电探测器技术

本发明专利技术涉及一种量子点分散液的制备方法，所述方法包括如下步骤：(I)将配体为油酸离子的量子点分散在第一溶剂中，得到第一分散液；(II)将甲基碘化胺分散在第二溶剂中，得到第二分散液；所述第二溶剂为第一溶剂和极性溶剂的混合溶剂；(III)将第二分散液滴加至第一分散液中，滴加完毕后得到置换溶液，静置进行配体置换，分离固体颗粒，将其分散在第三溶剂中，得到量子点的分散液。本发明专利技术提供的量子点分散液的制备方法能够避免团聚，获得碘配体且未团聚的量子点，室温下完成，成本较低；制备得到的光电探测器的敏感性高，制备方法简单易操作。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点分散液、其制备方法及包含其的光电探测器
本专利技术属于量子点的制备
，尤其是涉及一种量子点分散液、其制备方法及包含其的光电探测器。
技术介绍
光和半导体之间的相互作用使我们能够了解一些现象的机制，并将这些发现转化为我们在日常生活中使用的光电系统的基础。大多数光电系统需要光电检测器来检测光。光电检测器将光学信息转换为电信号，然后通过一系列专门设计的集成电路分析信号，以确定光线的亮度或颜色。我们在日常生活中使用的光电探测器通常由硅(Si)，磷化镓/碳化硅(GaP/SiC)和砷化铟镓/锗(InGaAs/Ge)来检测光在紫外线(UV)，可见光和近红外(IR)光谱。对于远红外区域，通常选择硫化铅(PbS)，锑化铟(InTe)，砷化铟(InAs)或碲化汞镉(HgCdTe)。为了达到更广泛的检测范围，制造了一些具有多层结构的检测器，例如：IR透射Si基光电二极管放置在PbSIR检测光电检测器上。这种结构肯定会增加成本，使制造难以完成。另外，这种结构无法搭到灵活的平台。在过去十年中，PbS半导体纳米晶体(QD)在大量材料研究中表现最好。通常称为量子点的PbSQD显示了制造这种多光谱光电探测器的潜力。在基于PbSQD的光电器件如LED和光伏方面取得的巨大进步。而量子点一般合成之后会携带有机配体，以保证材料的稳定性，并且这一点在LED中可以防止空穴电子的复合，有利于发光。但是对于光电探测器来说，会影响它的导电性能，不利于空穴电子的传输。而将有机配体换为无机配体是一种可行性高，普遍被认可的方法，尤其是卤素配体。但是，由于卤素配体，如碘配体在溶液中的表面活性很高，在溶液中直接进行卤素配体置换容易影响其稳定性，引起量子点的团聚。因此，如何开发一种能够在溶液中置换有机配体为碘配体的方法是本领域需要解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种量子点分散液的制备方法，所述方法包括如下步骤：(I)将配体为油酸离子的量子点分散在第一溶剂中，得到第一分散液；(II)将甲基碘化胺分散在第二溶剂中，得到第二分散液；所述第二溶剂为第一溶剂和极性溶剂的混合溶剂；(III)将第二分散液滴加至第一分散液中，滴加完毕后得到置换溶液，静置进行配体置换，分离固体颗粒，将其分散在第三溶剂中，得到量子点的分散液。本专利技术在配体置换过程中，第一溶剂可以分散量子点，极性溶剂能够分散甲基碘化胺提供电荷环境，在第二分散液滴加至第一分散液之后，碘离子置换油酸离子，被置换下来的油酸离子和甲胺离子结合，在溶液中起到空间位阻的作用，能够有效防止置换后的碘配体量子点团聚。本专利技术对量子点的种类不做具体限定，优选所述量子点包括硫化铅量子点、硒化铅量子点中的任意1种或至少2种的组合。优选地，所述第一溶剂为非极性溶剂。优选地，所述第二溶剂中，第一溶剂和极性溶剂按体积比1.8:1～2.2:1(例如1.9:1、2.0:1、2.1:1等)混合的混合溶液。本专利技术对非极性溶剂没有具体限定，能够分散量子点的溶剂均可用于本专利技术，优选所述非极性溶剂包括甲苯、苯、正辛烷、石油醚、正戊烷中的任意1种或2种的组合，优选甲苯。优选地，所述极性溶剂包括二甲基甲酰胺和/或二甲亚砜。优选地，所述第二溶剂为体积比为1.8:1～2.2:1的甲苯和二甲基甲酰胺的混合溶剂。优选地，所述第一分散液中，配体为油酸离子的量子点的浓度为90～110mg/mL(例如92mg/mL、95mg/mL、100mg/mL、105mg/mL等)，优选100mg/mL。优选地，所述第二分散液中，甲基碘化胺的浓度为0.009～0.011mol/mL，优选0.010mol/mL。第一溶剂和第二溶剂的种类和配比的选择能够更有效的分散量子点，为配体置换提供电荷环境来更好地置换。优选地，步骤(III)所述第二分散液滴加至第一分散液中的滴加速度为0.3～0.8mL/10s(例如0.4mL/10s、0.5mL/10s、0.6mL/10s、0.7mL/10s等)。优选地，所述置换溶液中，配体为油酸离子的量子点的含量为360～440mg/0.003mol甲基碘化胺。优选地，所述静置时间为10～14h(例如11h、12h、13h等)，优选12h。优选地，所述第三溶剂为烷烃溶剂，优选辛烷、戊烷、己烷中的任意1种或2种的组合。本专利技术目的之二是提供一种量子点分散液，所述量子点分散液通过目的之一所述的制备方法制备得到。优选地，所述量子点分散液中分散的量子点的配体40％以上(例如50％、55％、60wt％、65wt％、70wt％等)为碘离子。本专利技术目的之三是提供一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括用于提供电流的电极，以及用于光电转化的光电转化单元；所述光电转化单元包括覆盖在基材上的量子点；所述量子点的配体至少40％为碘离子。优选地，所述配体至少40％为碘离子的量子点为目的之二的量子点分散液，或通过目的之一的方法制备得到。本专利技术所述光电转化单元的导电基材的作用是提供量子点的旋涂支撑，而所述量子点可以涂覆于任何合适的导电基材上。优选地，所述导电基材包括玻璃板、ITO导电基板或导电叠层的任意1种。当量子点涂覆于导电基板上时，电极可以同样设置于导电基板上的同侧。当量子点涂覆于导电叠层上时，所述量子点位于空穴传输单元(包括空穴传输层和空穴注入层)和电子传输单元(包括电子传输层和电子注入层)之间，而具体讲量子点涂覆于导电叠层的哪一层，本领域技术人员可以根据光电转化器的结构进行选择。优选地，所述导电叠层包括空穴传输层、空穴注入层、电子传输层、电子注入层中的任意1种。优选地，所述导电基板的厚度≥100nm(例如110nm、120nm、130nm、140nm、150nm等)，优选120nm。作为优选技术方案之一，当基材为玻璃板时，所述光电转化单元的量子点涂覆在所述玻璃板上，且在玻璃板涂覆量子点的一侧设置电极。作为优选技术方案之二，当基材为ITO导电基板时，所述光电转化单元的量子点涂覆在图案化的ITO导电基板上。作为优选技术方案之三，当导电基材为导电叠层时，所述光电转化单元的量子点涂覆在空穴传输层和/或空穴注入层，与电子传输层和/或电子注入层之间，且在所述叠层整体的两侧设置电极。本专利技术所述ITO导电基板可以理解为在玻璃板上溅射有一层ITO层。优选地，当导电基材为带有ITO的玻璃板时，所述光电探测器的制备方法包括如下步骤：(1)将ITO图案化，得到具有图案化ITO的导电基板；(2)将权利要求4所述的量子点分散液旋涂至具有电极的导电基板上，并静置成膜；(3)重复步骤(2)n次，优选地，n≥5，得到覆盖有量子点的导电基板；或者，当“当导电基材为金、银”时，所述光电探测器的制备方法包括如下步骤：(1’)将权利要求4所述的量子点分散液旋涂至玻璃板上，并静置成膜；(2’)重复步骤(1)n次，优选地，n≥5，得到覆盖有量子点的玻璃板；(3’)将金或银蒸镀至步骤(1)的膜上，得到覆盖有量子点的导电基板。优选地，当“当导电基材为导电叠层时”时，所述光电探测器的结构包括：正极层，负极层，以及设置于所述正极层和负极层之间的光电转化单元层，所述光电转化单元层；优选地，所述光电探测器的正极层和负极层之间还包括电子传输层、电子注入层、空穴注入层、空穴传输层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子点分散液的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(I)将配体为油酸离子的量子点分散在第一溶剂中，得到第一分散液；(II)将甲基碘化胺分散在第二溶剂中，得到第二分散液；所述第二溶剂为第一溶剂和极性溶剂的混合溶剂；(III)将第二分散液滴加至第一分散液中，滴加完毕后得到置换溶液，静置进行配体置换，分离固体颗粒，将其分散在第三溶剂中，得到量子点的分散液。

【技术特征摘要】
1.一种量子点分散液的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(I)将配体为油酸离子的量子点分散在第一溶剂中，得到第一分散液；(II)将甲基碘化胺分散在第二溶剂中，得到第二分散液；所述第二溶剂为第一溶剂和极性溶剂的混合溶剂；(III)将第二分散液滴加至第一分散液中，滴加完毕后得到置换溶液，静置进行配体置换，分离固体颗粒，将其分散在第三溶剂中，得到量子点的分散液。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述量子点包括硫化铅量子点、硒化铅量子点中的任意1种或至少2种的组合；优选地，所述第一溶剂为非极性溶剂；优选地，所述第二溶剂中，第一溶剂和极性溶剂按体积比1.8:1～2.2:1混合的混合溶液；优选地，所述非极性溶剂包括甲苯、苯、正辛烷、石油醚、正戊烷中的任意1种或2种的组合，优选甲苯；优选地，所述极性溶剂包括二甲基甲酰胺和/或二甲亚砜；优选地，所述第二溶剂为体积比为1.8:1～2.2:1的甲苯和二甲基甲酰胺的混合溶剂；优选地，所述第一分散液中，配体为油酸离子的量子点的浓度为90～110mg/mL，优选100mg/mL；优选地，所述第二分散液中，甲基碘化胺的浓度为0.009～0.011mol/mL，优选0.010mol/mL；优选地，步骤(III)所述第二分散液滴加至第一分散液中的滴加速度为0.3～0.8mL/10s；优选地，所述置换溶液中，配体为油酸离子的量子点的含量为360～440mg/0.003mol甲基碘化胺；优选地，所述静置时间为10～14h，优选12h；优选地，所述第三溶剂为烷烃溶剂，优选辛烷、戊烷、己烷中的任意1种或2种的组合。3.一种量子点分散液，其特征在于，所述量子点分散液通过权利要求1或2之一所述的制备方法制备得到；优选地，所述量子点分散液中分散的量子点的配体40％以上为碘离子。4.一种光电探测器，其特征在于，所述光电探测器包括用于提供电流的电极，以及用于光电转化的光电转化单元；所述光电转化单元包括覆盖在基材上的量子点；所述量子点的配体至少40％为碘离子；优选地，所述配体至少40％为碘离子的量子点为权利要求3的量子点分散液，或通过权利要求1或2的方法制备得到；优选地，所述基材包括玻璃板、ITO导电基板或导电叠层的任意1种；优选地，所述导电叠层包括空穴传输层、空穴注入层、电子传输层、电子注入层中的任意1种；优选地，所述导电基板的厚度≥100nm，优选120nm。5.如权利要求4所述的光电探测器，其特征在于，当基材为玻璃板时，所述光电转化单元的量子点涂覆在所述玻璃板上，且在玻璃板涂覆量子点的一侧设置电极；或者，当基材为ITO导电基板时，所述光电转化单元的量子点涂覆在图案化的ITO导电基板上；或者，当导电基材为导电叠层时，所述光电转化单元的量子点涂覆在空穴传输层和/或空穴注入层，与电子传输层和/或电子注入层之间，且在所述叠层整体的两侧设置电极。6.如权利要求5所述的光电探测器，其特征在于，当基材为ITO导电基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恺，钟佳霖，唐浩东，孙小卫，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44