技术领域
[0001] 本
发明涉及一种高荧光产率的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点的制备方法,属于发光
二极管发光材料技术领域。
背景技术
[0002]
半导体量子点是一类重要的无机纳米荧光材料,具有激发
光谱范围宽,发射光谱范围窄而且具有尺寸依赖性,
荧光量子产率高,光化学
稳定性好,
荧光寿命长等优异的光学性质,因此被广泛应用于单
光子光源、
太阳能电池、
LED灯管、显示器及
生物成像等领域。然而,在单颗粒(分子)
水平上,单颗量子点的荧光发射存在严重的闪烁行为,跨度从几毫秒到几分钟不等。这种固有
缺陷严重限制了量子点在一些需要以单个颗粒作为发射光源的生物及光电领域的应用。当前部分实验研究表明,量子点“表面缺陷”引发的非
辐射复合过程是导致闪烁行为的主要原因。
[0003] 由于量子点的性能强烈地依赖于本身结构与表面性质,为提高量子点器件的性能,必须深入地研究具有不同表面结构的量子点与有机分子间的相互作用。通常量子点表面态或陷阱多数都是无辐射复合中心,严重地影响了量子点发光量子产率。为了解决这一问题,本发明制备的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点以相对大禁带的材料ZnSe作为壳层,以窄禁带的材料CdSe作为发光核心,该量子点具有I型能级结构,
电子和空穴局限在核内,壳层的阻隔作用将发光核心隔离开来,降低了核间波函数的交叠,进而降低点间
能量传输,解决量子点的荧光闪烁问题,提高稳定性及量子产率。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种高荧光产率的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点的制备方法。
[0005] 本发明采用的技术方案包括以下步骤:
[0006] 步骤1:在三口瓶中加入4mmol的ZnO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽
真空半小时,然后通入惰性气体升温至310℃停止反应,得到0.4mmol/mL的Zn(OA)2溶液;
[0007] 步骤2:在三口瓶中加入1mmol的ZnO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入惰性气体升温至310℃停止反应,得到0.1mmol/mL的Zn(OA)2溶液;
[0008] 步骤3:在三口瓶中加入1mmol的CdO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入惰性气体升温至310℃停止反应,得到0.1mmol/mL的Cd(OA)2溶液;
[0009] 步骤4:在三口瓶中加入2mmol的Se和20ml的1-ODE,抽真空半小时,然后通入惰性气体加热至220℃,保持180分钟后停止反应,得到0.1mmol/mL的Se-ODE溶液;
[0010] 步骤5:将1mmol的Se,直接溶于1mL的TOP,得到1mmol/mL的Se-TOP,[0011] 步骤6:向三口瓶中加入15mL的1-ODE和4mL的0.4mmol/mL的Zn(OA)2溶液,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入惰性气体升温至310℃,快速注入2mL的0.1mmol/mL的Se-ODE溶液,降温至300℃,保温10分钟,停止反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的
乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL
甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe量子点溶液;
[0012] 步骤7:向三口瓶中加入2mL的ZnSe量子点溶液和6mL的1-ODE,升温至150℃,抽气真空半小时,然后通入惰性气体升温至280℃,以5mL/h的速率滴加按照摩尔比1:1混合的0.1mmol/mL的Cd(OA)2和0.1mmol/mL的Se-ODE,保持10分钟结束反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe/CdSe量子点溶液;
[0013] 步骤8:向三口瓶中加入2mL的ZnSe/CdSe量子点溶液和6mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入惰性气体升温至300℃,以1mL/h的速率分别滴加0.1mmol/mL的Zn(OA)2和1mmol/mL的Se-TOP,保持十分钟停止反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点溶液。
[0014] 优选的,所述的惰性气体为氮气或氩气中的一种。
[0015] 本发明的主要特点在于可以通过改变不同的CdSe层厚度来实现不同波段材料的制备,实现稳定性好、荧光量子产率高的红、绿色阱式量子点的制备,量子点溶液的荧光量子产率均大于95%,中间
发光层的
温度选择在280℃下合成,这样可以缓解ZnSe核与CdSe发光层之间的晶格失配度,使得CdSe相干
应变层很好的结晶。本发明制备的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点,在核心材料外面包裹具备更高带宽的ZnSe半导体材料,通过表面
钝化来提高光致载流子的限域效应,进而增强量子产率和稳定性使得CdSe发光层很好的被厚的
外壳层修饰表面缺陷,通过引入注射
泵精确调控ZnSe壳层的生长,并制备了粒径均一、形貌规整的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点,通过调控温度、时间、元素比例等反应条件可以实现对量子点闪烁的调控,在优化条件下,可修复量子点表面缺陷,进而抑制量子点闪烁。
附图说明
[0016] 图1为本发明
专利ZnSe/CdSe/ZnSe
量子阱结构示意图。其中,1-ZnSe核,2-CdSe壳,3-ZnSe壳;
具体实施方式
[0018] 本发明实施例提供了一种高荧光产率的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点的制备方法,具体实施步骤如下:
[0019] 步骤1:在三口瓶中加入4mmol的ZnO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氮气升温至310℃停止反应,得到0.4mmol/mL的Zn(OA)2溶液;
[0020] 步骤2:在三口瓶中加入1mmol的ZnO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氮气升温至310℃停止反应,得到0.1mmol/mL的Zn(OA)2溶液;
[0021] 步骤3:在三口瓶中加入1mmol的CdO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氮气升温至310℃停止反应,得到0.1mmol/mL的Cd(OA)2溶液;
[0022] 步骤4:在三口瓶中加入2mmol的Se和20ml的1-ODE,抽真空半小时,然后通入氮气加热至220℃,保持180分钟后停止反应,得到0.1mmol/mL的Se-ODE溶液;
[0023] 步骤5:将1mmol的Se,直接溶于1mL的TOP,得到1mmol/mL的Se-TOP;
[0024] 步骤6:向三口瓶中加入15mL的1-ODE和4mL的0.4mmol/mL的Zn(OA)2溶液,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氮气升温至310℃,快速注入2mL的0.1mmol/mL的Se-ODE溶液,降温至300℃,保温10分钟,停止反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用
2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe量子点溶液;
[0025] 步骤7:向三口瓶中加入2mL的ZnSe量子点溶液和6mL的1-ODE,升温至150℃,抽气真空半小时,然后通入氮气升温至280℃,以5mL/h的速率滴加按照摩尔比1:1混合的0.1mmol/mL的Cd(OA)2和0.1mmol/mL的Se-ODE,保持10分钟结束反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe/CdSe量子点溶液;
[0026] 步骤8:向三口瓶中加入2mL的ZnSe/CdSe量子点溶液和6mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氮气升温至300℃,以1mL/h的速率分别滴加0.1mmol/mL的Zn(OA)2和1mmol/mL的Se-TOP,保持十分钟停止反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点溶液。
[0027] 实施例2
[0028] 本发明实施例提供了一种高荧光产率的ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点的制备方法,具体实施步骤如下:
[0029] 步骤1:在三口瓶中加入4mmol的ZnO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氩气升温至310℃停止反应,得到0.4mmol/mL的Zn(OA)2溶液;
[0030] 步骤2:在三口瓶中加入1mmol的ZnO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氩气升温至310℃停止反应,得到0.1mmol/mL的Zn(OA)2溶液;
[0031] 步骤3:在三口瓶中加入1mmol的CdO、3mL的OA和7mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氩气升温至310℃停止反应,得到0.1mmol/mL的Cd(OA)2溶液;
[0032] 步骤4:在三口瓶中加入2mmol的Se和20ml的1-ODE,抽真空半小时,然后通入氩气加热至220℃,保持180分钟后停止反应,得到0.1mmol/mL的Se-ODE溶液;
[0033] 步骤5:将1mmol的Se,直接溶于1mL的TOP,得到1mmol/mL的Se-TOP;
[0034] 步骤6:向三口瓶中加入15mL的1-ODE和4mL的0.4mmol/mL的Zn(OA)2溶液,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氩气升温至310℃,快速注入2mL的0.1mmol/mL的Se-ODE溶液,降温至300℃,保温10分钟,停止反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用
2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe量子点溶液;
[0035] 步骤7:向三口瓶中加入2mL的ZnSe量子点溶液核和6mL的1-ODE,升温至150℃,抽气真空半小时,然后通入氩气升温至280℃,以5mL/h的速率滴加按照摩尔比1:1混合的0.1mmol/mL的Cd(OA)2和0.1mmol/mL的Se-ODE,保持10分钟结束反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe/CdSe量子点溶液;
[0036] 步骤8:向三口瓶中加入2mL的ZnSe/CdSe量子点溶液和6mL的1-ODE,升温至150℃,抽真空半小时,然后通入氩气升温至300℃,以1mL/h的速率分别滴加0.1mmol/mL的Zn(OA)2和1mmol/mL的Se-TOP,保持十分钟停止反应,反应后的溶液进行离心去掉沉淀,取清液,加入清液等量的正己烷和三倍量的乙醇,溶液完全浑浊后,将此时的溶液进行离心,取出沉淀,用2mL甲苯将所得沉淀进行溶解,得到ZnSe/CdSe/ZnSe阱式量子点溶液。
[0037] 以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明
说明书内容所做出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。