核壳结构量子点、其制备方法以及应用技术

本申请公开了核壳结构量子点、其制备方法以及应用。其中，核壳结构量子点包括第一核壳量子点，其包括量子点核以及包覆在量子点核外的至少两内壳层，第一核壳量子点各层材料的禁带宽度沿径向由内向外依次增大；以及直接包覆在第一核壳量子点外的第一外壳层，第一外壳层材料的禁带宽度小于第一核壳量子点最外层材料的禁带宽度。第一核壳量子点的禁带宽度沿径向由内向外依次增大，也即壳材料的禁带宽度大于核材料的禁带宽度，电子和空穴被禁锢在核中，壳材料物理地把光学活性中心核与周围介质分开，可以提高量子点的抗水、氧稳定性；此外，在第一核壳量子点外生长了禁带宽度小的第一外壳层，可以有效抵抗光漂白，从而提升量子效率。

【技术实现步骤摘要】
核壳结构量子点、其制备方法以及应用
本申请涉及量子点材料
，尤其涉及核壳结构量子点、及其制备方法以及应用。
技术介绍
量子点又称半导体纳米晶，其具有发光波长可调、发光效率高、稳定性好等优点，在显示、照明、生物及太阳能电池等领域有着广泛的应用。近年来，CdSe、CdS等II-VI族基量子点材料的研究取得了极大的进展，其效率、半峰宽、稳定性等性能得到很大的提高，并已应用于显示、生物等领域。但是由于Cd是有毒的重金属，欧盟对进入其市场的货物中的含镉量做了严格的规定，使含镉量子点的广泛应用受到一定限制，因此人们对环保型无镉量子点的研究从来没放弃。如何提高无镉量子点的性能一直是本领域的研究重点和难点。目前，在无镉量子点中，III-V族InP基量子点成为研究的热点，其有望替代含Cd量子点。但是InP基量子点存在的主要问题是荧光量子产率低，发光半峰宽大(即色纯度低)，光、热、水稳定性差等。
技术实现思路
本申请的一个目的在于提供一种稳定性好的核壳结构量子点、其制备方法以及应用。为达到以上目的，本申请提供一种核壳结构量子点，包括：第一核壳量子点，其包括量子点核以及包覆在所述量子点核外的至少两内壳层，所述第一核壳量子点各层材料的禁带宽度沿径向由内向外依次增大；以及直接包覆在所述第一核壳量子点外的第一外壳层，所述第一外壳层材料的禁带宽度小于所述第一核壳量子点最外层的所述内壳层材料的禁带宽度。进一步地，所述核壳结构量子点还包括直接包覆在所述第一外壳层外的第二外壳层，所述第二外壳层材料的禁带宽度大于所述第一外壳层材料的禁带宽度。进一步地，所述核壳结构量子点为无镉量子点，所述量子点核选自Ⅲ-Ⅴ族量子点或Ⅱ-Ⅲ-Ⅴ族合金量子点中的一种，每一所述内壳层的材料选自Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中的一种。进一步地，所述第一核壳量子点的结构为InZnP/ZnSe/ZnS或InP/ZnSe/ZnS，所述第一外壳层的材料为ZnSe。进一步地，所述核壳结构量子点还包括直接包覆在所述第一外壳层外的第二外壳层，所述第二外壳层的材料为ZnS。作为一种优选，所述量子点核具有硫元素。根据本申请的另一个方面，还提供一种核壳结构量子点的制备方法，包括以下步骤：S1，合成量子点核，在所述量子点核外包覆至少两内壳层，从而制得第一核壳量子点，所述第一核壳量子点各层材料的禁带宽度沿径向由内向外依次增大；S2，在所述第一核壳量子点外包覆第一外壳层，从而制得第二核壳量子点，所述第一外壳层材料的禁带宽度小于所述第一核壳量子点最外层的所述内壳层材料的禁带宽度。作为一种优选，所述步骤S2之后，还包括：步骤S3，在所述第二核壳量子点外包覆第二外壳层，所述第二外壳层材料的禁带宽度大于所述第二核壳量子点最外层材料的禁带宽度。进一步地，所述步骤S1包括以下步骤：S11，于溶液中合成Ⅲ-Ⅴ族量子点核或Ⅱ-Ⅲ-Ⅴ族合金量子点核；S12，向包含所述量子点核的溶液中加入第一阴离子前体和第一阳离子前体，反应后在所述量子点核外包覆上第一层所述内壳层；S13，向所述步骤S12反应后的溶液中加入第二阴离子前体和第二阳离子前体，反应后在第一层所述内壳层外包覆上第二层所述内壳层；或者，向所述步骤S12反应后的溶液中加入第二阴离子前体，所述第二阴离子前体与所述步骤S12未反应的所述第一阳离子前体反应，从而在第一层所述内壳层外包覆上第二层所述内壳层；所述步骤S2中，将所述第一核壳量子点、第三阳离子前体以及第三阴离子前体混合，反应制得含有第二核壳量子点的产物体系；所述步骤S3中，将所述第二核壳量子点、第四阳离子前体以及第四阴离子前体混合，反应制得含有所述核壳结构量子点的产物体系。进一步地，所述步骤S11中，合成所述Ⅲ-Ⅴ族量子点核或所述Ⅱ-Ⅲ-Ⅴ族无镉合金量子点核后，加入硫源反应一段时间，制得表面具有硫元素的所述量子点核，优选地，所述硫源选自S-ODE、S-TBP、S-TOP中的一种或多种。进一步地，所述硫源中硫元素与所述铟前体中铟元素的物质的量之比为(1:3)～(1:30)。进一步地，所述第一阳离子前体、所述第二阳离子前体、所述第三阳离子前体、所述第四阳离子前体均为锌前体，所述第一阴离子前体、所述第二阴离子前体、所述第三阴离子前体、所述第四阴离子前体分别选自硒前体或硫前体。根据本申请的另一个方面，还提供一种量子点组合物，包括本申请前述的核壳结构量子，或者本申请前述方法制得的核壳结构量子点。根据本申请的另一个方面，还提供一种量子点器件，包括本申请前述的核壳结构量子，或者本申请前述方法制得的核壳结构量子点。与现有技术相比，本申请的有益效果在于：第一核壳量子点的禁带宽度沿径向由内向外依次增大，也即壳材料的禁带宽度大于核材料的禁带宽度，电子和空穴被禁锢在核中，壳材料物理地把光学活性中心核与周围介质分开，可以提高量子点的抗水、氧稳定性；此外，在第一核壳量子点外生长了禁带宽度小的第一外壳层，可以有效抵抗光漂白，提高量子点的光稳定性。本申请的核壳结构量子点具有稳定性好，量子效率高的优点，尤其在高温光照条件下，其稳定性好，色飘小。附图说明图1为核壳结构量子点的一个实施例的示意图；图2为核壳结构量子点的另一个实施例的示意图；图中：100、第一核壳量子点；101、量子点核；102a/102b、内壳层；200、第一外壳层；300、第二外壳层。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。需要说明的是，本申请中，当一个元件，如层，被称作“包覆在”另一元件“外”时，其可以直接包覆在所述另一元件外或者还可存在中间元件。相反，当一个元件被称作“直接包覆在”另一元件“外”时，则不存在中间元件。如图1、2所示，本申请提供一种核壳结构量子点，包括第一核壳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.核壳结构量子点，其特征在于，包括：/n第一核壳量子点，其包括量子点核以及包覆在所述量子点核外的至少两内壳层，所述第一核壳量子点各层材料的禁带宽度沿径向由内向外依次增大；以及/n直接包覆在所述第一核壳量子点外的第一外壳层，所述第一外壳层材料的禁带宽度小于所述第一核壳量子点最外层的所述内壳层材料的禁带宽度。/n

【技术特征摘要】
1.核壳结构量子点，其特征在于，包括：
第一核壳量子点，其包括量子点核以及包覆在所述量子点核外的至少两内壳层，所述第一核壳量子点各层材料的禁带宽度沿径向由内向外依次增大；以及
直接包覆在所述第一核壳量子点外的第一外壳层，所述第一外壳层材料的禁带宽度小于所述第一核壳量子点最外层的所述内壳层材料的禁带宽度。


2.根据权利要求1所述的核壳结构量子点，其特征在于，还包括直接包覆在所述第一外壳层外的第二外壳层，所述第二外壳层材料的禁带宽度大于所述第一外壳层材料的禁带宽度。


3.根据权利要求1所述的核壳结构量子点，其特征在于，所述核壳结构量子点为无镉量子点，所述量子点核选自Ⅲ-Ⅴ族量子点或Ⅱ-Ⅲ-Ⅴ族合金量子点中的一种，每一所述内壳层的材料选自Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中的一种。


4.根据权利要求1所述的核壳结构量子点，其特征在于，所述第一核壳量子点的结构为InZnP/ZnSe/ZnS或InP/ZnSe/ZnS，所述第一外壳层的材料为ZnSe。


5.根据权利要求4所述的核壳结构量子点，其特征在于，所述核壳结构量子点还包括直接包覆在所述第一外壳层外的第二外壳层，所述第二外壳层的材料为ZnS。


6.根据权利要求1-5任一所述的核壳结构量子点，其特征在于，所述量子点核具有硫元素。


7.核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，合成量子点核，在所述量子点核外包覆至少两内壳层，从而制得第一核壳量子点，
所述第一核壳量子点各层材料的禁带宽度沿径向由内向外依次增大；
S2，在所述第一核壳量子点外包覆第一外壳层，从而制得第二核壳量子点，所述第一外壳层材料的禁带宽度小于所述第一核壳量子点最外层的所述内壳层材料的禁带宽度。


8.根据权利要求7所述的核壳结构量子点的制备方法，其特征在于，所述步骤S2之后，还包括：步骤S3，在所述第二核壳量子点外包覆第二外壳层，所述第二外壳层材料的禁带宽度大于所述第二核壳量子点最外层材料的禁带宽度。


9.根据权利要求8所述的核壳结构量子点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：高静，谢阳腊，乔培胜，刘俊娜，苏叶华，
申请(专利权)人：浙江纳晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33