具有低半峰全宽的蓝光发射ZnSe制造技术

本发明专利技术涉及纳米技术领域。本发明专利技术提供高度发光的纳米结构，特别是包含ZnSe1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有低半峰全宽的蓝光发射ZnSe1‑
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合金纳米晶体的合成
[0001]本专利技术的背景


[0002]本专利技术涉及纳米
本专利技术提供高度发光的纳米结构，特别是包含ZnSe1‑
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核和ZnS和/或ZnSe壳层的高度发光的纳米结构。包含ZnSe1‑
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核和ZnS和/或ZnSe壳层的纳米结构显示出低半峰全宽和高量子产率。本专利技术还提供了制备纳米结构的方法。

技术介绍

[0003]半导体纳米结构可以集成到各种电子和光学装置中。这种纳米结构的电学和光学性能各不相同，例如取决于其组成、形状和尺寸。例如，半导体纳米颗粒的尺寸可调性能对于如发光二极管(LED)、激光器和生物医学标记的应用非常有利。高度发光的纳米结构对于这类应用尤其理想。
[0004]为了发挥纳米结构在如LED和显示器的应用中的全部潜力，纳米结构需要同时满足五个标准：窄且对称的发射光谱、高光致发光(PL)量子产率(QY)、高光学稳定性、环保材料和低成本的大规模生产方法。以往对高发射率和颜色可调的量子点的研究大多集中在含镉、汞或铅的材料上。Wang,A.等,Nanoscale 7:2951
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2959(2015)。但是，人们越来越多地关注如镉、汞或铅的有毒物质会对人类健康和环境造成严重威胁，欧盟的《有害物质限制条例》禁止任何含有超过痕量的这些材料的消费电子产品。因此，需要制备不含镉、汞和铅的材料用于LED和显示器的生产。
[0005]具有BT.2020色域的电致发光量子点发光装置需要具有在450nm至460nm范围内的峰值波长以及小于30nm的半峰全宽(FWHM)和高量子产率的蓝色发光量子点材料。为了合规，需要不含镉和铅的材料。
[0006]使用不含镉的材料难以达到这些参数。如Ning,J.等,Chem.Commun.53:2626
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2629(2017)中所述，从作为最小可想象核的魔尺寸簇(magic size clusters)生长的磷化铟量子点显示出460nm的最小光致发光峰(具有>50nm的FWHM和低量子产率)和在壳包被时的红移。如美国专利申请号2017/0066965中所述，可以制造在高达435nm的峰值波长处具有非常尖锐的发射峰和高量子产率的ZnSe量子点，但是由于巨核中差的电子
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空穴重叠，朝向目标波长的进一步颗粒生长导致显著的量子产率损失。
[0007]需要制备具有在440nm至460nm范围内的峰值发射波长和小于30nm的FWHM的纳米结构组合物。

技术实现思路

[0008]本公开提供了包含被至少一个壳包围的核的纳米结构，其中所述核包含ZnSe1‑
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，其中0<x<1，其中所述至少一个壳选自ZnS、ZnSe、ZnTe及其合金，并且其中所述纳米结构的半峰全宽(FWHM)为约20nm至约30nm。
[0009]在一些实施方案中，FWHM为约25nm至约30nm。
[0010]在一些实施方案中，所述纳米结构的发射波长为约440nm至约460nm。在一些实施方案中，所述纳米结构的发射波长为450
‑
460nm。
[0011]在一些实施方案中，所述纳米结构的核被两个壳包围。
[0012]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含ZnS或ZnSe。
[0013]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含ZnSe。
[0014]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含ZnS。
[0015]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含约4至约6个单层的ZnSe。
[0016]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含约6个单层的ZnSe。
[0017]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含约4至约6个单层的ZnS。
[0018]在一些实施方案中，所述纳米结构的至少一个壳包含约4个单层的ZnS。
[0019]在一些实施方案中，所述纳米结构的光致发光量子产率为约75％至约90％。
[0020]在一些实施方案中，所述纳米结构的光致发光量子产率为80％至90％。
[0021]在一些实施方案中，所述纳米结构的FWHM为约15nm至约19nm。
[0022]在一些实施方案中，所述纳米结构包含两个壳，其中所述第一壳包含ZnSe并且所述第二壳包含ZnS。
[0023]在一些实施方案中，所述纳米结构是量子点。
[0024]在一些实施方案中，所述纳米结构不含镉。
[0025]在一些实施方案中，提供了包含本公开的纳米结构的装置。
[0026]本公开还提供了制备ZnSe1‑
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纳米晶体的方法，其包括：
[0027](a)将碲源、至少一种配体和还原剂混合以制备反应混合物；
[0028](b)使(a)中获得的反应混合物与包含至少一种配体、氟化锌和硒源的溶液接触；以及
[0029](c)使(b)中获得的反应混合物与锌源接触；
[0030]以提供ZnSe1‑
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纳米晶体。
[0031]在一些实施方案中，所述硒源选自三辛基硒化膦、三(正丁基)硒化膦、三(仲丁基)硒化膦、三(叔丁基)硒化膦、三甲基硒化膦、三苯基硒化膦、二苯基硒化膦、苯基硒化膦、环己基硒化膦、辛硒醇(octaselenol)、十二硒醇(dodecaselenol)、苯硒酚(selenophenol)、元素硒、硒化氢、双(三甲基甲硅烷基)硒化物及其混合物。在一些实施方案中，所述硒源是三辛基硒化膦。
[0032]在一些实施方案中，(b)中的至少一种配体选自三辛基氧化膦、三辛基膦、二苯基膦、三苯基氧化膦和三丁基氧化膦。在一些实施方案中，(b)中的至少一种配体是二苯基膦。
[0033]在一些实施方案中，所述碲源选自三辛基碲化膦、三(正丁基)碲化膦、三甲基碲化膦、三苯基碲化膦、三环己基碲化膦、元素碲、碲化氢、双(三甲基甲硅烷基)碲化物及其混合物。在一些实施方案中，所述碲源是三辛基碲化膦。
[0034]在一些实施方案中，所述还原剂选自二硼烷、氢化钠、硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、氢化钙、氢化锂、氢化铝锂、二异丁基氢化铝、三乙基硼氢化钠和三乙基硼氢化锂。在一些实施方案中，所述还原剂是三乙基硼氢化锂。
[0035]在一些实施方案中，(c)中的锌源选自二乙基锌、二甲基锌、二苯基锌、乙酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高
氯酸锌和硫酸锌。在一些实施方案中，(c)中的锌源是二乙基锌。
[0036]在一些实施方案中，所述方法进一步包括：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种纳米结构，其包含被至少一个壳包围的核，其中所述核包含ZnSe1‑
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，其中0≤x≤1，其中所述至少一个壳选自ZnS、ZnSe、ZnTe及其合金，并且其中所述纳米结构的半峰全宽(FWHM)为约20nm至约30nm。2.根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述FWHM为约25nm至约30nm。3.根据权利要求1或2所述的纳米结构，其中所述纳米结构的发射波长为约440nm至460nm。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构的发射波长为450nm至460nm。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的纳米结构，其中所述核被两个壳包围。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的纳米结构，其中至少一个壳包含ZnS或ZnSe。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的纳米结构，其中至少一个壳包含ZnSe。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的纳米结构，其中至少一个壳包含ZnS。9.根据权利要求1
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8中任一项所述的纳米结构，其中至少一个壳包含约4至约6个单层的ZnSe。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的纳米结构，其中至少一个壳包含约6个单层的ZnSe。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的纳米结构，其中至少一个壳包含约4至约6个单层的ZnS。12.根据权利要求1
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11中任一项所述的纳米结构，其中所述至少一个壳包含约4个单层的ZnS。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构的光致发光量子产率为约75至约90％。14.根据权利要求1
‑
13中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构的光致发光量子产率为80％至90％。15.根据权利要求1
‑
14中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构的FWHM为约15nm至约19nm。16.根据权利要求1
‑
15中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构包含两个壳，其中所述第一壳包含ZnSe，并且所述第二壳包含ZnS。17.根据权利要求1
‑
16中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构是量子点。18.根据权利要求1
‑
17中任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构不含镉。19.一种装置，其包含权利要求1
‑
18中任一项所述的纳米结构。20.一种制备ZnSe1‑
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纳米晶体的方法，其包括：(a)将碲源、至少一种配体和还原剂混合以制备反应混合物；(b)使(a)中获得的反应混合物与包含至少一种配体、氟化锌和硒源的溶液接触；以及(c)使(b)中获得的反应混合物与锌源接触；以提供ZnSe1‑
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纳米晶体。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述硒源选自三辛基硒化膦、三(正丁基)硒化膦、三(仲丁基)硒化膦、三(叔丁基)硒化膦、三甲基硒化膦、三苯基硒化膦、二苯基硒化膦、苯基硒化膦、环己基硒化膦、辛硒醇、十二硒醇、苯硒酚、元素硒、硒化氢、双(三甲基甲硅烷
基)硒化物及其组合。22.根据权利要求20或21所述的方法，其中所述硒源是三辛基硒化膦。23.根据权利要求20
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22中任一项所述的方法，其中(b)中的所述至少一种配体选自三辛基氧化膦、三辛基膦、二苯基膦、三苯基氧化膦和三丁基氧化膦。24.根据权利要求20
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23中任一项所述的方法，其中(b)中的所述至少一种配体是二苯基膦。25.根据权利要求20
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24中任一项所述的方法，其中所述碲源选自三辛基碲化膦、三(正丁基)碲化膦、三甲基碲化膦、三苯基碲化膦、三环己基碲化膦、元素碲、碲化氢、双(三甲基甲硅烷基)碲化物及其混合物。26.根据权利要求20
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25中任一项所述的方法，其中所述碲源是三辛基碲化膦。27.根据权利要求20
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26中任一项所述的方法，其中所述还原剂选自二硼烷、氢化钠、硼氢化钠、硼氢化锂、氰基硼氢化钠、氢化钙、氢化锂、氢化铝锂、二异丁基氢化铝、三乙基硼氢化钠和三乙基硼氢化锂。28.根据权利要求20
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27中任一项所述的方法，其中所述还原剂是三乙基硼氢化锂。29.根据权利要求20
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28中任一项所述的方法，其中(c)中的所述锌源选自二乙基锌、二甲基锌、二苯基锌、乙酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌和硫酸锌。30.根据权利要求20
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29中任一项所述的方法，其中(c)中的所述锌源是二乙基锌。31.根据权利要求20
‑
30中任一项所述的方法，其进一步包括：(d)使(c)中的所述反应混合物与羧酸锌和硒源接触。32.根据权利要求31所述的方法，其中(d)中的所述羧酸锌选自油酸锌、己酸锌、辛酸锌、月桂酸锌、肉豆蔻酸锌、棕榈酸锌、硬脂酸锌、二硫代氨基甲酸锌及其混合物。33.根据权利要求31或32所述的方法，其中(d)中的所述羧酸锌是油酸锌。34.根据权利要求31
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33中任一项所述的方法，其中(d)中的所述硒源选自三辛基硒化膦、三(正丁基)硒化膦、三(仲丁基)硒化膦、三(叔丁基)硒化膦、三甲基硒化膦、三苯基硒化膦、二苯基硒化膦、苯基硒化膦、环己基硒化膦、辛硒醇、十二硒醇、苯硒酚、元素硒、硒化氢、双(三甲基甲硅烷基)硒化物及其组合。35.根据权利要求31
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34中任一项所述的方法，其中(d)中的所述硒源是三辛基硒化膦。36.根据权利要求20
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35中任一项所述的方法，其中(a)中的所述混合在约室温下进行。37.根据权利要求20
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36中任一项所述的方法，其中(b)中的所述接触在约250℃至约350℃的温度下进行。38.根据权利要求20
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37中任一项所述的方法，其中(b)中的所述接触在约280℃的温度下进行。39.根据权利要求20
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38中任一项所述的方法，其中(c)中的所述接触在约250℃至约350℃的温度下进行。40.根据权利要求20
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39中任一项所述的方法，其中(c)中的所述接触在约280℃的温度下进行。41.根据权利要求20
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40中任一项所述的方法，其中(c)中的所述接触还包含至少一种配体。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述至少一种配体是三辛基膦或二苯基膦。43.根据权利要求31
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42中任一项所述的方法，其中(d)中的所述接触在约250℃至约350℃的温度下进行。44.根据权利要求31
...

【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：纳米系统公司，
类型：发明
国别省市：