一种量子点组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种量子点组合物及其制备方法，所述量子点组合物包括量子点和介质，所述量子点包括量子点核，包覆所述量子点核的金属层，包覆所述金属层的半导体壳层，其中，所述金属层中的金属元素选自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一种或多种。本发明专利技术提供了一种具有金属层的半导体核壳量子点作为量子点组合物中的量子点发光材料；所述金属层能够增强量子点的发光效率；所述金属层还能够提升量子点的发光效率和尺寸均匀性；所述量子点由于具有更高效的量子点材料发光效率，能够实现量子点组合物良好的性能，因而更能满足半导体应用对量子点材料的综合性能要求，是一种适合半导体器件及显示技术的理想量子点发光材料。

【技术实现步骤摘要】
一种量子点组合物及其制备方法
本专利技术涉及量子点
，尤其涉及一种量子点组合物及其制备方法。
技术介绍
量子点是一种在三个维度尺寸上均被限制在纳米数量级的特殊材料，这种显著的量子限域效应使得量子点具有了诸多独特的纳米性质：发射波长连续可调、发光波长窄、吸收光谱宽、发光强度高、荧光寿命长以及生物相容性好等。这些特点使得量子点在生物标记、平板显示、固态照明、光伏太阳能等领域均具有广泛的应用前景。量子点的尺寸通常在20纳米以下，因此量子点材料的比表面积非常大，量子点的表面特性和性质对于量子点的性能影响非常显著。量子点表面存在着大量的悬挂键（danglingbonds），这些悬挂键中一部分连接着反应过程中所加入的有机配体（例如有机胺类、有机羧酸类、有机膦、硫醇等），另一部分则暴露于外界环境，容易与外界环境发生反应，同时暴露的悬挂键会在能带隙中形成缺陷态和缺陷能级，这也是造成非辐射跃迁损失并导致量子点发光效率降低的重要原因。因此需要尽可能地消除量子点表面暴露的悬挂键。通常有两种方法来消除量子点表面暴露的悬挂键从而有效钝化量子点：一是通过在暴露的悬挂键上连接有机配体；二是通过在暴露的悬挂键外继续生长无机外壳层。因此制备具有核壳结构的量子点已经成为实现量子点优异光学性能所普遍采用的方案。当前用于光电领域的半导体胶体量子点大多是通过金属有机物热分解合成法来制备的。在这种方法中，阴离子的前驱体和阳离子前驱体的反应体系在高温下达到反应物的瞬间过饱和从而发生短时间内的成核反应和后续的生长反应，最终形成具有良好尺寸单分布性的量子点。在光电领域的半导体量子点材料体系中，无镉量子点由于不仅具有量子点优异的发光特性且同时不含重金属镉（Cd）具有环保绿色的特点而越来越受到关注。但在发光效率和发光纯度（即发光峰宽度）等光电应用中非常重要的指标比较中，无镉量子点的性能还是会显著落后于经典的含镉量子点体系（如CdSe）。无镉量子点的制备目前普遍采用的同样是与含镉量子点类似的金属有机物热分解热注入法，在量子点结构设计上也同样采用核壳结构来提高无镉量子点的发光效率和材料稳定性。但是由于无镉量子点核、制备所使用的前驱体种类和活性等方面与含镉量子点所存在的差异，使得无镉量子点在核壳结构体系的形成中要想实现更少晶体缺陷、更均匀尺寸分布等要求会变得更加困难，这也是造成目前无镉量子点的性能要大大落后于含镉量子点体系的主要原因。已有技术已经针对上述问题对无镉量子点的核壳结构设计和制备方法进行了优化。在专利US8,247,073B2中公开了一种具有非半导体缓冲壳层的无镉量子点核壳结构，即在无镉量子点的内核和外壳之间插入了一层非半导体的硫族元素缓冲中间壳层，可以改善无镉量子点的发光性能。但在该公开专利的实施例效果中绿色无镉量子点的发光量子产率仍均低于50%，发光峰宽在40-50纳米之间，相比于含镉量子点体系（绿色含镉量子点量子产率一般在70%以上）仍有一定差距。将量子点与特定的物质混合后形成的特定组成(composition)可应用于不同用途。例如将量子点分散于特定的溶剂中可形成相应的量子点墨水，而量子点墨水是量子点这种特殊纳米材料应用于工业化生产手段最为常见的直接方式，例如可以通过喷墨打印、转印、丝印、旋涂、灌装等溶液法制程来实现量子点墨水的工业化应用；如采用与喷墨打印（InkjetPrinting）相类似的按需喷墨（DroponDemand）工艺，可以精确地按所需量将量子点材料沉积在设定的位置，沉积形成精密像素薄膜，可以有效解决大尺寸彩色QLED屏的制造难题，降低成本。但不同溶液法制程对量子点墨水的要求不同，通常需要调节组成的成分比例以达到合适的粘度、表面张力和沸点等墨水参数，一方面保证量子点在墨水体系中的分散溶解性和胶体稳定性，另一方面保证所配制量子点墨水具有良好的可加工性并继承量子点材料原有的优异性能。例如将红绿色量子点分散于特定的高分子树脂中，再通过成膜固化或者灌装固化，可形成相应的量子点背光膜或者背光管，广泛应用于高色域液晶电视的背光源。例如将红绿蓝量子点分散于另一种特定的高分子树脂中，再通过成膜固化并进行相应的图形定义，可形成量子点彩色滤光膜片(QDcolorfilter)，可代替目前常规彩色滤光片。例如在QLED器件中，除了将单独的量子点作为发光层外，还可以将量子点掺杂进空穴或者电子传输层中，形成相应的量子点-传输材料混合膜，达到提升器件相关性能的作用。目前基于含镉量子点的红绿蓝三基色QLED器件效率均已超过10%，并且接近或者已经达到20%的理论极限值；而基于无镉量子点的QLED器件效率要远远低于含镉量子点QLED器件效率，最高报道效率为绿色无镉QLED器件达到3%的效率，红色无镉QLED器件效率仅为2%，而蓝色无镉QLED器件还未有报道。这主要是由于无镉量子点在自身发光性能上还远低于经典含镉量子点造成的。与上述类似的现状同样存在于量子点组合物的其他应用中，因此需要进一步针对无镉量子点在核壳结构组成、前驱体种类和活性等方面的自身特点，有针对性地设计适合于无镉量子点的核壳结构和制备方法，继续提升无镉量子点的发光性能，从而提升基于无镉量子点的各种组成的性能和应用效果。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种量子点组合物及其制备方法，旨在解决现有基于无镉量子点材料的量子点组合物性能较差的问题。本专利技术的技术方案如下：一种量子点组合物，其中，包括量子点材料和介质，所述量子点分散在所述介质中，所述量子点包括量子点核，包覆所述量子点核的金属层，包覆所述金属层的半导体壳层，其中，所述金属层中的金属元素选自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一种或多种。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种高分子材料。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种高分子预聚物材料。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种低聚物材料。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种小分子材料。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种无机材料。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种主体介质材料。所述的量子点组合物，其中，所述主体介质材料包含至少一种有机材料。所述的量子点组合物，其中，所述主体介质材料包含至少一种无机材料。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种非极性液体。所述的量子点组合物，其中，所述介质包括至少一种极性液体。所述的量子点组合物，其中，所述量子点核的材料选自III-V族半导体材料或III-V族半导体材料与II-VI族半导体材料所组成的合金半导体材料。所述的量子点组合物，其中，所述半导体壳层的材料为II-VI族半导体材料；和/或所述半导体壳层的II-VI族半导体材料选自ZnSe、ZnS、ZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSe、HgS、HgTe、HgSeS、HgSeTe和HgSTe中的一种。所述的量子点组合物，其中，所述量子点核的材料选自InP或InGaP，所述金属层中的金属元素选自Zn或Ga。所述的量子点组合物，其中，所述量子点核的材料为III-V族半导体材料和II-VI族半导体材料所组成的合金半导体材料，所述金属层的金属元素选自Zn；和/或所述II本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点组合物，其特征在于，包括量子点材料和介质，所述量子点材料分散在所述介质中，所述量子点包括量子点核，包覆所述量子点核的金属层，包覆所述金属层的半导体壳层，其中，所述金属层中的金属元素选自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种量子点组合物，其特征在于，包括量子点材料和介质，所述量子点材料分散在所述介质中，所述量子点包括量子点核，包覆所述量子点核的金属层，包覆所述金属层的半导体壳层，其中，所述金属层中的金属元素选自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，所述介质包括至少一种高分子材料；或所述介质包括至少一种高分子预聚物材料；或所述介质包括至少一种低聚物材料；或所述介质包括至少一种小分子材料；或所述介质包括至少一种无机材料；或所述介质包括至少一种主体介质材料；或所述主体介质材料包含至少一种有机材料；或所述主体介质材料包含至少一种无机材料；或所述介质包括至少一种非极性液体；或所述介质包括至少一种极性液体。3.根据权利要求2所述的量子点组合物，其特征在于，当所述介质包括至少一种主体介质材料时，所述主体介质材料含至少一种有机材料。4.根据权利要求2所述的量子点组合物，其特征在于，当所述介质包括至少一种主体介质材料时，所述主体介质材料含至少一种无机材料。5.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，所述量子点核的材料选自III-V族半导体材料或III-V族半导体材料与II-VI族半导体材料所组成的合金半导体材料。6.根据权利要求1所述的量子点组合物，其特征在于，所述半导体壳层的材料为II-VI族半导体材料；和/或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨一行，聂志文，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44