[发明专利]量子点及其制备方法、量子点LED装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，特别涉及一种量子点LED装置。

背景技术

胶体纳米量子点(Quantum Dots，QD)最近成为纳米科学基础研究的热门领域，同时也受到LED、光探测器和太阳能电池等光电器件技术的广泛关注。纳米量子点具有较宽的色谱可调性、优异的色纯度、较高的发光效率和低制备成本等诸多优点，因此，在下一代彩色显示器中应用前景广阔。

近年来，CdSe/ZnS核壳结构量子点逐渐成为研究热点，ZnS具有较大的带隙，与CdSe核可以形成I-型异质结，从而实现对CdSe核有效的电子钝化效果。如图1所示，核壳结构的量子点包括CdSe核1和ZnS壳层2。

但从晶体学的角度来看，ZnS并不是理想的壳层材料，这是由于CdSe与ZnS之间的晶格失配度为12％，而热膨胀系数相差达30％，如此大的晶格失配阻止了ZnS壳层的外延生长，随着壳层生长得越厚，应力持续增加，当量子点从其生长温度冷却时，壳层的应力释放会在核壳界面形成结构缺陷，这些缺陷将降低核壳结构量子点的光学性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种CdSe核壳结构的量子点，避免因核与壳层之间不匹配而产生应力，导致降低量子点的发光特性。

为解决上述问题，本发明提供一种量子点，包括：

CdSe核；

包覆CdSe核的第一壳层；

包覆所述第一壳层的第二壳层；

其中，所述第一壳层为激子限制层，所述第二壳层为应力补偿层。

其中，所述第一壳层为ZnS层，所述第二壳层为ZnCdS层。

优选的，所述ZnS层的带隙大于或等于0.6eV。

优选的，所述应力补偿层的晶格常数小于激子限制层，以有效降低激子限制层的应力并抑制位错失配的形成。

可选的，所述ZnCdS层中，Zn∶Cd∶S的摩尔比为1∶1∶2。

其中，随着第二壳层厚度的增加，量子产率先增加再降低。

本发明还相应提供一种量子点的制备方法，包括以下步骤：

以Cd前驱体和Se前驱体制作CdSe核，所述CdSe核形成于第一溶液；

在所述CdSe核外生长第一壳层，所述第一壳层形成于第二溶液；

在所述第一壳层外生长第二壳层，所述第二壳层形成于第三溶液；

其中，所述第三溶液中包括如下量子点：CdSe核，包覆CdSe核的第一壳层，包覆所述第一壳层的第二壳层，其中，所述第一壳层为激子限制层，所述第二壳层为应力补偿层。

优选的，所述所述应力补偿层为ZnCdS层，所述激子限制层为ZnS层。

本发明还相应提供一种量子点LED装置，包括：

基底；

所述基底之上的空穴注入层；

所述空穴注入层之上的空穴传输层；

所述空穴传输层之上的量子点发光层，该量子点发光层包括：CdSe核，包覆CdSe核的第一壳层，包覆所述第一壳层的第二壳层，其中，所述第一壳层为激子限制层，所述第二壳层为应力补偿层；

所述量子点发光层之上的电子注入层。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

通过对CdSe胶体量子点的外部壳层的设计，合成了具有应力补偿型的CdSe/ZnS/ZnCdS胶体量子点，该种量子点与传统的CdSe/ZnCdS/ZnS量子点相比，具有更高的光致发光量子产率，用该量子点制备的半导体发光二极管，也具有更高的电致发光效率，且在高注入电流下，光谱纯度更高，从而更适合用于制备高清显示屏。

附图说明

通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为现有技术中量子点的结构示意图；

图2为本发明实施例中量子点的结构示意图；

图3为本发明实施例中量子点的能带示意图；

图4为本发明实施例中QD-LED的结构示意图；

图5为本发明实施例中量子点制备方法的流程图；

图6为本发明实施例中量子点晶体结构的X射线衍射图；

图7为本发明实施例中量子点红移值与壳层厚度关系图；

图8为本发明实施例中量子点光致发光产率与壳层厚度关系图；

图9为本发明实施例中量子点电致发光强度和光致发光强度测试图；

图10为本发明实施例中QD-LED的I-V曲线图；