[发明专利]金属氧化物/二氧化硅包覆或包裹的量子点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米材料(量子点)制备技术领域，尤其是涉及一种金属氧化物/二氧化硅包覆或包裹的量子点及其制备方法。

背景技术

量子点从上世纪80年代发现以来，由于其优异的光电性能引起了科研界和工业界广泛的兴趣。与传统荧光材料相比，量子点的荧光具有半峰宽窄、颗粒小无散射损失和光谱随尺寸可调等优点，被广泛认为将在显示、照明和生物荧光标记等领域有重大应用前景。各国都投入了大量的人力和物力进行量子点材料的研究，使量子点的光电性能得到不断的提升，相关应用的原型器件也陆续出现。其中量子点作为荧光材料应用于显示被认为可能是量子点最先实现突破的应用领域。2014年以来，三星电子、LG、TCL推出多款量子点电视机，显示出明显的增速。在量子点作为显示技术、LED等应用方面，多家机构均表达出较乐观的态度。但是量子点作为一种优越的荧光材料真正走向应用，成为一种新型材料造福于人类，仍然存在许多基础科学问题未能得到解决，其中“量子点的稳定性问题”一直困扰着很多科学家，成为制约量子点领域发展的瓶颈之一。量子点在其它应用领域，如太阳能电池、生物标记以及环境污染冶理等方面，其稳定性也是很大的挑战。

现阶段，提高量子点稳定性主要有以下3种方法：(1)制备核壳结构的量子点以提高其稳定性，但仅仅通过增加壳层的厚度的方法，提高量子点稳定性的效果有限。(2)利用二氧化硅或者高分子包覆等方法来增强量子点的稳定性，但这些方法普遍存在不足，在包覆过程中，损害量子点的表面，往往造成量子点荧光效率降低。(3)制备钝化元素掺杂的量子点，可以在一定范围内提高量子点的稳定性。因此，提高量子点的稳定性是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种金属氧化物/二氧化硅包覆或包裹的量子点及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种金属氧化物/二氧化硅包覆或包裹的量子点，所述的金属氧化物/二氧化硅包括三氧化二铝/二氧化硅、二氧化锆/二氧化硅或二氧化钛/二氧化硅，所述的金属氧化物/二氧化硅在金属氧化物/二氧化硅包覆或包裹的量子点中含量为1-98wt％，优选为10-98wt％。

所述的量子点为非核壳结构量子点，或核壳结构量子点。

所述的非核壳结构量子点包括二元结构量子点、三元结构量子点、四元结构量子点、含有掺杂元素的二元结构量子点、含有掺杂元素的三元结构量子点或含有掺杂元素的四元结构量子点；

所述的二元结构量子点为AX₁，A为铋、镉、锌、汞、铅、锡、镓、铟、钙、锶、铯、镁、钡或铜，X₁为硫、硒、氮、磷、砷、碲或锑；

所述的三元结构量子点为A₁A₂X₂，其中A₁与A₂分别为甲氨基、铋、铯、镉、锌、汞、铅、锡、镓、铟、钙、镁、锶、钡或铜中的一种，且A₁与A₂不同，X₂为硫、硒、氮、磷、砷、碲、氯、溴、碘或锑；

所述的四元结构量子点为A₁A₂A₃X₃，其中A₁、A₂、A₃分别为镉、锌、汞、铅、锡、镓、铟、钙、铯、镁、锶、钡或铜中的一种，且A₁、A₂、A₃各不同，X₃为硫、硒、磷、砷、碲或锑；

所述的掺杂元素包括镁、钙、钡、锶、铝、硼、锆、铬、钛、银、镓、铪、铟、铋、钴、铜、锰、镍、铁、钽或硅等。

所述的核壳结构量子点包括普通核壳结构量子点以及含有掺杂元素的核壳结构量子点；

所述的普通核壳结构量子点，包括核量子点与壳层材料，所述的核量子点为非核壳结构量子点，包括二元结构量子点、三元结构量子点或四元结构量子点，壳层材料以Ⅱ-Ⅵ、Ⅱ-Ⅴ、Ⅲ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ、Ⅳ-Ⅵ、Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ、Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ族半导体材料为主体，包括硒化镉、硒化锌、硒化汞、硫化镉、硫化锌、硫化汞、碲化镉、碲化锌、碲化镉、氮化镓、氮化铟、磷化镓、锑化镓、铟镓磷、锌镉硒或镉锌硫；

所述含有掺杂元素的核壳结构量子点，掺杂元素位于核量子点或壳层材料或同时位于核量子点与壳层材料中，掺杂元素包括镁、钙、钡、锶、铝、硼、锆、铬、钛、银、镓、铪、铟、铋、钴、铜、锰、镍、铁、钽或硅等。