[发明专利]量子阱结构量子点及其制备方法

说明书

本发明提供了一种量子阱结构量子点的制备方法，包括以下步骤：提供一种量子点，对所述量子点进行氧化刻蚀，制备得到量子点核；在所述量子点核表面生长一层阱层，得到核‑阱结构粒子；在所述核‑阱结构的粒子表面生长一层外壳层，制备得到所述量子阱结构量子点。

技术领域

本发明属于量子点合成技术领域，尤其涉及一种量子阱结构量子点及其制备方法。

背景技术

胶体量子点具有成本低、带隙随尺寸改变、处理方式简单等优点，在多个领域都得到了应用与研究，相关的技术也得到了较大的发展，特别是在量子点发光二极管、太阳能电池、生物标记等领域。

基于氮化镓(GaN)的LED发光技术已经较为成熟，在LED产业的发展过程中尤其是激光的发展与应用中产生了巨大的商业价值。然而激光是采用镓(Ga)、铟(In)、砷(As)、氮(N)、磷(P)中的一种或多种进行组合，通过气相沉积法制备得到具有阱结构的二维平面有源层(量子阱结构)。量子阱最基本的结构是在两个宽带隙中间有一个窄带隙的半导体材料，其中窄带隙半导体材料的电子和空穴都被限于在窄带隙半导体材料物理尺寸内，电子和空穴的复合也是在窄带隙半导体材料物理尺寸内；因此采用同样重复的阱结构制备多阱结构的有源发光层，每一个有源阱层在同样的物理尺寸阱层内都具有相同的电子空穴复合，并且具有相同的频率，因此每个阱层发出光的能量可以相互叠加进而可以产生单色性好能量高的激光。基于其优异的发光特性，具有量子阱结构的激光主要应用于工业、医疗、商业、科研、信息和军事六个领域。胶体量子点也可以采用不同带隙半导体材料制备具有单阱结构的量子阱结构量子点如：CdS/CdSe/CdS。然而在量子阱结构量子点的制备过程中，由于内核相对较大，阱层与外壳层之间的晶格失配，导致得到的量子阱结构量子点的光学效应和电学效应受到影响。此外，在量子阱结构量子点的制备过程中，内核的大小以及阱层的厚度对量子阱结构量子点的光学效应影响非常大，内核的大小不仅会影响生长最佳阱厚的厚度，也会影响最终量子阱的荧光强度及色纯度。在发光量子阱结构量子点的制备过程中，红光已经很好的利用CdS/CdSe/CdS结构制备得到。然而要想制备得到荧光强度很高的蓝色、绿色量子阱结构量子点，由于量子阱体系的量子点阱与内外壳之间晶格失配效应、以及量子点内核相对较小，在现有的量子点体系以及合成方法中很难制备得到。

发明内容

本发明的目的在于提供一种量子阱结构量子点及其制备方法，旨在解决由于量子阱体系的阱层与内核、外壳之间晶格失配效应、以及量子点内核相对较小，现有方法难以制备获得量子阱结构量子点的问题。

本发明是这样实现的，一种量子阱结构量子点的制备方法，包括以下步骤：

提供一种初始量子点，对所述初始量子点进行氧化刻蚀，制备得到量子点核；

在所述量子点核表面生长一层阱层，得到核-阱结构粒子；

在所述核-阱结构的粒子表面生长一层外壳层，制备得到所述量子阱结构量子点。

以及，一种量子阱结构量子点，所述量子阱结构量子点包括量子点阱核，包裹在所述量子点阱核表面的阱层，包裹在所述阱层表面的外壳层，所述量子点阱核量子点核的粒径为1-2nm，所述阱层的厚度为1-5nm，所述外壳层的厚度为1-7nm。

本发明提供的基于刻蚀法制备量子阱结构量子点的方法中，首先对初始量子点进行氧化刻蚀，得到内核粒径变小、尺寸范围合适的量子点核，进而在较小的量子点核表面依次生长阱层、外壳层，制备量子阱结构量子点。本发明提供的量子阱结构量子点的制备方法，不仅方法简单，易于重复操作，而且制备过程中可以有效调控量子阱结构量子点的波长范围和阱层、外壳层厚度，避免阱厚过厚导致晶格应力过大，最终造成量子阱结构量子点的荧光强度不高以及色纯不好的问题。