III-V族量子点、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了III‑V族量子点、其制备方法及其应用。该制备方法包括：S1，将III族元素前体、溶剂、表面活化剂、III‑V族量子点晶种混合，得到混合体系；S2，加热混合体系至第一温度；以及S3，向温度为第一温度的混合体系中加入V族元素前体，得到III‑V族量子点，其中，III‑V族量子点晶种带有羧酸配体，表面活化剂为乙酰丙酮或乙酰丙酮的衍生物或带有羧酸基团的化合物RCOOH，第一温度为120℃～200℃之间。将上述反应温度控制在120℃以上，晶种提供了成核位点，因为自成核的能垒比在晶种上生长更高，因此可以使成核和生长分开，进而利于III‑V族量子点纳米晶的生长而影响粒径分布。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及量子点材料领域，具体而言，涉及一种III-V族量子点、其制备方法及其应用。
技术介绍
量子点由于其具有窄的、可调的发光特性被广泛应用于光电器件中。其中III-V族量子点由于不含镉，近年来成为继II-VI族量子点的研发重点。目前广泛采用的III-V族量子点制备方法是热注入法，III族元素前体和V族元素前体在高温下生长成熟。但是由于三甲基磷(TMS3P)的活性高和羧酸铟前体中杂质水的存在使得很难平衡成核和生长，因此量子点的尺寸分布变宽。由此可见，热注入法适用于II-VI族量子点合成，但不适用于III-V族量子点合成。另外，热注入法也难以生成大尺寸的量子点。Cossairt等人采用In(Ac)3和十八烷基磷酸合成了尺寸分布窄的InP魔幻尺寸纳米簇，但是反应温度高达到370摄氏度。还有一些团队尝试通过P前体的结构来降低前体转换速率，但最近被证实降低前体转换速率无法优化尺寸分布。但是，利用传统的晶种法也难以得到高质量的III-V族量子点，其困难在于晶种表面的III族元素的氧化物阻止自由单体在晶种表面生长。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种III-V族量子点、其制备方法及其应用，以解决现有技术中的方法难以得到尺寸分布均匀的III-V族量子点的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种III-V族量子点的制备方法，该制备方法包括：S1，将III族元素前体、溶剂、表面活化剂、III-V族量子点晶种混合，得到混合体系；S2，加热混合体系至第一温度；以及S3，向温度为第一温度的混合体系中加入V族元素前体，得到III-V族量子点，其中，III-V族量子点晶种带有羧酸配体，表面活化剂为乙酰丙酮或乙酰丙酮的衍生物或带有羧酸基团的化合物RCOOH，第一温度为120℃～200℃之间，上述衍生物具有以下结构式：其中，P1和P2分别独立地选自烷基、具有取代基的烷基、烯基、具有取代基的烯基和芳基中的任意一种基团。进一步地，上述第一温度在140～180℃之间。进一步地，上述衍生物具有以下结构式：其中，m为0～4的整数，n为0～4的整数。进一步地，上述RCOOH中的R是碳数≤6饱和烃基，优选RCOOH为乙酸、丙酸或异丙酸。进一步地，上述表面活化剂在混合体系的浓度为0.025～0.125mol/L。进一步地，上述步骤S3包括将V族元素前体分批加入混合体系中。进一步地，上述III族元素前体为A(B)2C、A(C)3或A(D)3，其中，A为III族元素，B为碳数≥8的脂肪酸根，C为碳数≤6的脂肪酸根或CH3COCH2COCH2-，D为卤素离子。进一步地，上述羧酸配体为碳数≥8的羧酸盐配体，优选辛酸盐、癸酸盐、十四酸盐、硬脂酸盐或油酸盐。根据本专利技术的另一方面，提供了一种III-V族量子点，该III-V族量子点的粒径分布的相对标准偏差≤10％。根据本专利技术的又一方面，提供了一种核壳纳米晶，包括核和壳层，该核为上述的制备方法制备而成的III-V族量子点或上述的III-V族量子点，所壳层为IIB-VI族量子点或III-V族量子点。根据本专利技术的又一方面，提供了一种组合物，包括III-V族量子点，该III-V族量子点为上述的制备方法制备而成的III-V族量子点或上述的III-V族量子点。根据本专利技术的又一方面，提供了一种量子点膜，包括III-V族量子点，该III-V族量子点为上述的制备方法制备而成的III-V族量子点或上述的III-V族量子点。根据本专利技术的再一方面，提供了一种电致发光器件，包括发光物质，该发光物质包括III-V族量子点，该III-V族量子点为上述的制备方法制备而成的III-V族量子点或上述的III-V族量子点。应用本专利技术的技术方案，晶种提供了成核位点，自由的单体反应物可以在晶种上生长而不是自成核，因为自成核的能垒比在晶种上生长更高，因此可以使成核和生长分开，进而利于III-V族量子点纳米晶的生长。同时，将上述反应温度控制在120℃以上，可以有效避免III族元素和V族元素不在晶种表面上生长而是独立生成核，而影响粒径分布。将上述反应温度
控制在120～200℃之间，一方面有效避免III-V族量子点晶种被氧化，另一方面减少表面活化剂的挥发，节约原料使用量，且更为环保。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了采用UV-vis测试检测根据本专利技术实施例1、5至10不同表面活化剂处理及无表面活化剂处理得到的InP量子点的紫外可见吸收和发射峰示意图，其中长线表示紫外可见吸收峰，短线表示紫外可见发射峰；图2示出了采用UV-vis测试检测根据本专利技术实施例1、5至10不同表面活化剂处理随着反应的进行得到的InP量子点的第一激子峰示意图；图3示出了采用UV-vis测试检测根据本专利技术实施例1、11至13、23和24不同In前体和配体得到的InP量子点的紫外吸收示意图；图4示出了采用UV-vis测试检测根据本专利技术实施例1、14至19在不同温度下得到的InP量子点的紫外吸收示意图；图5示出了采用UV-vis测试检测根据本专利技术实施例1、20至22不同表面活化剂浓度得到的InP量子点的紫外吸收示意图；图6的(a)和(b)示出了采用UV-vis测试和荧光光谱仪检测根据本专利技术实施例13得到的不同尺寸的核壳量子点的紫外吸收光谱和荧光发射光谱示意图，图6的(c)和(d)分别是InP量子点，InAs量子点和InAs/InP量子点在有无表面活化剂存在下的紫外吸收光谱示意图；图7示出了根据本申请对实施例2制备的晶种和实施例1反应20min得到量子点的透射电镜测试图和粒径尺寸分布示意图，其中，(a)为实施例2制备的晶种的透射电镜测试图，(b)为实施例1反应20min得到量子点的透射电镜测试图，(c)为实施例1反应20min得到量子点的粒径尺寸分布示意图；以及图8示出了根据本申请对比例1得到InP量子点的透射电镜测试图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。以下制备方法如无特殊说明，均与现有技术中制备量子点对反应环境的要求相同，在反应之前均使用惰性气体气氛或其中除去湿气和氧气的空气气氛去除反应器中的湿气和氧气，其中的惰性气体为氮气、氩气或稀有气体。如
技术介绍
所记载的，现有技术中的量子点尺寸分布较宽，导致其性能受到影响，具体为如果生产出来的量子点群如果每个量子点尺寸不一样，则意味着光电转换性能不一样，那么这个量子点群完全无法应用，比如蓝光激发一个量子点产生红光一个量子点产生绿光，而应用效果较好的是蓝光激发全部是产生一种光，光谱相同。为了解决该问题，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种III-V族量子点的制备方法，该制备方法包括：S1，将III族元素前体、溶剂、表面活化剂、III-V族量子点晶种混合，得到混合体系；S2，加热混合体系至第一温度；以及S3，向温度为第一温度的混合体系中加入V族元素前体，得到III-V族量子点，其中，III-V族量子点晶种带有羧酸配体，表面活化剂为乙酰丙酮或乙酰丙酮的衍生物或带有羧酸基团的化合物RC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种III‑V族量子点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1，将III族元素前体、溶剂、表面活化剂、III‑V族量子点晶种混合，得到混合体系；S2，加热所述混合体系至第一温度；以及S3，向温度为所述第一温度的所述混合体系中加入V族元素前体，得到所述III‑V族量子点，其中，所述III‑V族量子点晶种带有羧酸配体，所述表面活化剂为乙酰丙酮或乙酰丙酮的衍生物或带有羧酸基团的化合物RCOOH，所述第一温度为120℃～200℃之间，所述衍生物具有以下结构式：其中，P1和P2分别独立地选自烷基、具有取代基的烷基、烯基、具有取代基的烯基和芳基中的任意一种基团。

【技术特征摘要】
1.一种III-V族量子点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：S1，将III族元素前体、溶剂、表面活化剂、III-V族量子点晶种混合，得到混合体系；S2，加热所述混合体系至第一温度；以及S3，向温度为所述第一温度的所述混合体系中加入V族元素前体，得到所述III-V族量子点，其中，所述III-V族量子点晶种带有羧酸配体，所述表面活化剂为乙酰丙酮或乙酰丙酮的衍生物或带有羧酸基团的化合物RCOOH，所述第一温度为120℃～200℃之间，所述衍生物具有以下结构式：其中，P1和P2分别独立地选自烷基、具有取代基的烷基、烯基、具有取代基的烯基和芳基中的任意一种基团。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度在140～180℃之间。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衍生物具有以下结构式：其中，m为0～4的整数，n为0～4的整数。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述RCOOH中的R是碳数≤6饱和烃基，优选所述RCOOH为乙酸、丙酸或异丙酸。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活化剂在所述混合体系的浓度为0.025～0.125mol/L。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3包括将所述V族元素前体分批加入所述混合体系中。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述III族元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，彭笑刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33