具有立方体形和氟化物钝化的蓝光发射纳米晶体制造技术

本公开涉及纳米技术领域。本公开提供了制备具有氟化物钝化的纳米结构的方法。本公开还提供了制备具有氟化物和胺钝化的纳米结构的方法。所述纳米结构具有高量子产率、窄发射峰宽、可调发射波长和胶体稳定性。还提供了使用所述方法制备的纳米结构。并且，还提供了包含所述纳米结构的纳米结构膜和模制品。所述纳米结构的纳米结构膜和模制品。所述纳米结构的纳米结构膜和模制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有立方体形和氟化物钝化的蓝光发射纳米晶体


[0001]本公开涉及纳米
本公开提供了制备具有氟化物钝化的纳米结构的方法。本公开还提供了制备具有氟化物和胺钝化的纳米结构的方法。所述纳米结构具有高量子产率、窄发射峰宽、可调发射波长和胶体稳定性。本公开还提供了使用所述方法制备的纳米结构。并且，还提供了包含所述纳米结构的纳米结构膜和模制品。

技术介绍

[0002]半导体纳米结构可以并入至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发光二极管(LED)和液晶显示器(LCD)等应用非常有利。高度发光的纳米结构对于这种应用是特别理想的。
[0003]长链烷基配体的空间体积由于堆积限制可导致半导体纳米晶体表面上的配体覆盖不足。类似地，圆形颗粒表面表现出难以用配体钝化的台阶(steps)、凹坑和扭结。当跨量子点施加电势时，量子点表面上的这种未钝化位点可导致充当空穴陷阱的中间间隙态。空穴将堆积在HTL
‑
QD界面处，这导致工作电压升高和不可逆的电化学降解。
[0004]大多数量子点的天然配体组(例如羧酸酯/盐和膦类)是疏水性的，因此包含这些天然配体的量子点不溶于宽范围的有机介质中，并且与通常用于制备量子点膜的基质材料不相容。配体交换可用于解决这些问题，但该交换可能影响表面陷阱态，并因此影响量子点的光致发光量子产率。例如，使用各种路易斯碱，金属羧酸盐配合物很容易从羧酸酯/盐封端的ME配合物(ME＝CdSe、CdS、PbSe或PbS)中置换出来(Anderson,N.C.等人,J.Am.Chem.Soc.135:18536
‑
18548(2013))。然而，发现从CdSe和CdS纳米晶体去除高达90％的表面结合的Cd(O2CR)2(R＝油基或十四烷基)导致CdSe纳米晶体的光致发光量子产率从10％降低至<1％，并且CdS纳米晶体的光致发光量子产率从20％降低至<1。因此，发现光致发光量子产率和配体化(ligation)并非简单地相关，这不仅是因为其非线性独立性，而且是因为Cd(O2CR)2可以同时被胺结合置换。
[0005]需要制备具有高量子产率、窄发射峰宽、可调发射波长和胶体稳定性的纳米结构。

技术实现思路

[0006]在一些实施方案中，本公开提供了纳米结构，其包括包含纳米晶体核的核；和至少一个设置在所述核上的壳，其中至少一个壳包含ZnS和氟化物。
[0007]在一些实施方案中，所述核包含ZnSe、ZnSeTe、InP或InAs。在一些实施方案中，所述核包含ZnSe1‑
x
Te
x
，其中0≤x<1。
[0008]在一些实施方案中，所述纳米结构包含两个壳。在一些实施方案中，至少一个壳包含ZnSe。在一些实施方案中，至少一个壳包含ZnSe和氟化物。在一些实施方案中，所述至少一个壳包括包含ZnSe的第一壳和包含ZnS和氟化物的第二壳。在一些实施方案中，所述至少一个壳包括包含ZnSe和氟化物的第一壳和包含ZnS和氟化物的第二壳。
[0009]在一些实施方案中，所述氟化物为金属氟化物、氟化铵或四烷基氟化铵的形式。在一些实施方案中，所述氟化物为包含ZnF2、HfF4或ZrF4的金属氟化物的形式。在一些实施方案中，所述金属氟化物是ZnF2。
[0010]在一些实施方案中，至少一个壳包含ZnS和ZnF2。在一些实施方案中，至少一个壳包含ZnSe和ZnF2。
[0011]在一些实施方案中，所述氟化物为四烷基氟化铵的形式，其包括四丁基氟化铵、四丙基氟化铵、二异丙基二甲基氟化铵、四乙基氟化铵和四甲基氟化铵、双十八烷基二甲基氟化铵、双十六烷基二甲基氟化铵、双十四烷基二甲基氟化铵、双十二烷基二甲基氟化铵、二癸基二甲基氟化铵、二辛基二甲基氟化铵、双(乙基己基)二甲基氟化铵、十八烷基三甲基氟化铵、油基三甲基氟化铵、十六烷基三甲基氟化铵、十四烷基三甲基氟化铵、十二烷基三甲基氟化铵、癸基三甲基氟化铵、辛基三甲基氟化铵、苯乙基三甲基氟化铵、苄基三甲基氟化铵、苯基三甲基氟化铵、苄基十六烷基二甲基氟化铵、苄基十四烷基二甲基氟化铵、苄基十二烷基二甲基氟化铵、苄基癸基二甲基氟化铵、苄基辛基二甲基氟化铵、苄基三丁基氟化铵或苄基三乙基氟化铵。在一些实施例中，所述四烷基氟化铵是四丁基氟化铵。
[0012]在一些实施方案中，结合至所述纳米结构的氟化物与所述纳米结构中的锌的摩尔比为约0.05至约0.33。
[0013]在一些实施方案中，结合至所述纳米结构的氟化物与所述纳米结构中的锌的摩尔比为约0.13。在一些实施方案中，结合至所述纳米结构的氟化物与所述纳米结构中的锌的摩尔比为约0.32。
[0014]在一些实施方案中，所述纳米结构还包含溶剂。在一些实施方案中，所述溶剂是非极性溶剂。在一些实施方案中，所述非极性溶剂包括己烷、庚烷、辛烷、甲苯或其混合物。在一些实施方案中，所述非极性溶剂是辛烷。在一些实施方案中，所述非极性溶剂是己烷。
[0015]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60％至约99％。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70％至约99％。
[0016]在一些实施方案中，所述纳米结构包括包含ZnSe的核和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。在一些实施方案中，所述纳米结构包括包含ZnSe的核，至少一个包含ZnSe的壳，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。在一些实施方案中，所述纳米结构包括包含ZnSe的核，至少一个包含ZnSe和ZnF2的壳，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。在一些实施方案中，所述纳米结构包括包含ZnSe1‑
x
Te
x
的核，其中0≤x<1，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。在一些实施方案中，所述纳米结构包括包含ZnSe1‑
x
Te
x
的核，其中0≤x<1，至少一个包含ZnSe的壳，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。在一些实施方案中，所述纳米结构包括包含ZnSe1‑
x
Te
x
的核，其中0≤x<1，至少一个包含ZnSe和ZnF2的壳，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。
[0017]在一些实施方案中，所述纳米结构是量子点。在一些实施方案中，所述纳米结构为基本上立方体形。
[0018]在一些实施方案中，本公开提供了制备纳米结构的方法，其包括：
[0019](a)提供纳米晶体核；
[0020](b)任选地将(a)中的核与锌源和硒源混合以提供具有ZnSe壳的核；
[0021](c)将(a)中的核或(b)中的具有ZnSe壳的核与氟化物源混合；和
[0022](d)将包含锌源和硫源的溶液注入(c)中的混合物中；
[0023]以提供所述纳米结构。
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【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：纳米晶体核；和至少一个壳，其设置在所述核上，其中至少一个壳包含ZnS和氟化物。2.根据权利要求1所述的纳米结构，其中所述核包含ZnSe1‑
x
Te
x
，并且其中0≤x<1。3.根据权利要求1或2所述的纳米结构，其中至少一个壳包含ZnSe。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的纳米结构，其中所述至少一个壳包括包含ZnSe的第一壳和包含ZnS和氟化物的第二壳。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的纳米结构，其中所述氟化物为金属氟化物、氟化铵或四烷基氟化铵的形式。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的纳米结构，其中所述氟化物为包含ZnF2、HfF4或ZrF4的金属氟化物的形式。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构中氟化物与所述纳米结构中锌的摩尔比为约0.05至约0.35。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构包含：包含ZnSe的核，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳；包含ZnSe的核，至少一个包含ZnSe的壳，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳；包含ZnSe1‑
x
Te
x
的核，其中0≤x<1，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳；或包含ZnSe1‑
x
Te
x
的核，其中0≤x<1，至少一个包含ZnSe的壳，和至少一个包含ZnS和ZnF2的壳。9.一种制备权利要求1
‑
8任一项所述的纳米结构的方法，其包括：(a)提供纳米晶体核；(b)任选地将(a)中的核与锌源和硒源混合以提供具有ZnSe壳的核；(c)将(a)中的核或(b)中的具有ZnSe壳的核与氟化物源混合；和(d)将包含锌源和硫源的溶液注入(c)中的混合物中；以提供所述纳米结构。10.一种纳米结构，其包含：核，其包含ZnSe或ZnSe1‑
x
Te
x
和第一金属氟化物，其中0≤x<1；和至少一个壳，其设置在所述核上，其中至少一个壳包含ZnS和任选的第二金属氟化物。11.根据权利要求10所述的纳米结构，其中所述第一金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4。12.根据权利要求10或11所述的纳米结构，其中所述第二金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4。13.根据权利要求10
‑
12任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构中氟化物与所述纳米结构中锌的摩尔比为约0.05至约0.35。14.根据权利要求10
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13任一项所述的纳米结构，其中所述纳米结构包含：包含ZnSe和金属氟化物的核，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；和至少一个包含ZnS和金属氟化物的壳，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；包含ZnSe和金属氟化物的核，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；至少一个包含
ZnSe的壳，和至少一个包含ZnS和金属氟化物的壳，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；包含ZnSe和金属氟化物的核，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；和至少一个包含ZnS的壳；包含ZnSe和金属氟化物的核，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；至少一个包含ZnSe的壳；和至少一个包含ZnS的壳；包含ZnSe1‑
x
Te
x
和金属氟化物的核，其中0<x<1，并且所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；和至少一个包含ZnS和金属氟化物的壳，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；包含ZnSe1‑
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Te
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和金属氟化物的核，其中0<x<1，并且所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；至少一个包含ZnSe的壳；和至少一个包含ZnS和金属氟化物的壳，所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；包含ZnSe1‑
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Te
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和金属氟化物的核，其中0<x<1，并且所述金属氟化物包括ZnF2、HfF4或ZrF4；和至少一个包含ZnS的壳；或包含ZnSe1‑
x

【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：