[发明专利]一种核壳量子点及其制备方法与量子点膜及发光二极管

说明书

本发明公开了一种核壳量子点的制备方法，通过在对InP核量子点包覆过程中采用碳链长度为2‑6的第一羧酸锌前体和碳链长度为10‑22的第二羧酸锌前体作为复合阳离子前体，以得到内部缺陷位点少、波长可控的核壳量子点，该核壳量子点制成的量子点膜和发光二极管在室温环境和高热高湿加速试验下稳定性均较高，可用于制作长使用寿命的发光元件。

技术领域

本发明涉及光电技术领域，具体涉及一种核壳量子点及其制备方法与量子点膜及发光二极管。

背景技术

随着量子点合成技术的进步以及量子点在相关领域应用的深入，量子点自身的毒性以及对环境产生的影响受到越来越多人的关注。传统的IIB-VI量子点如CdTe、CdSe等虽然其技术发展己经比较成熟，但含有镉这一有毒元素的固有缺点，将极大地限制其未来的应用。例如，危害性物质限制指令(Restriction of Hazardous Substances,RoHS)已将镉视为最危险的有毒重金属，欧盟规定自2019年10月起，在欧洲销售的电视机与显示器，将禁止使用RoHS指令中限制的有害物质镉。除了RoHS指令，其他国际标准也纷纷加入抗镉行列，如IEEE 1680标准将产品中镉含量限制在100ppm以下。与之相比，III-V量子点具有较低的毒性，其中InP量子点尤为突出(不含Cd、Hg和As等有毒元素)，其光谱范围覆盖可见及近红外区(500-850nm)并且具有相对较小的粒子尺寸，这些特点都是传统的CdSe等IIB-VI量子点所不具备的，在近些年来也逐渐受到广大课题组及相关企业的重视。

相较于合成工艺日趋成熟的IIB-VI量子点，如何得到高光学质量，高稳定性的InP核壳量子点，使其能够满足显示、照明等领域的应用需求，一直是业内的研究难点与重点。其中，Delpech课题组在所发表的论文(J.Am.Chem.Soc.,2010,132,18147–18157,DOI:10.1021/ja104673y；Chem.Mater.,2018,30,6877–6883,DOI:10.1021/acs.chemmater.8b03117)中，经过系统的研究，作者提出，InP表面悬键的存在以及InP界面氧化所产生的界面缺陷，是导致InP量子点自身稳定性差，以及无法得到有效的壳层包覆的根本原因。在现有的一些工作中，相关课题组曾尝试采取能够与InP表面悬垂的In-P键结合的阴离子来刻蚀InP核的方式，来消除InP表面的悬键(Chem.Mater.,2009,24,573-575,DOI:10.1021/cm803084p)，提高InP自身的发光效率。然而在实际操作中，我们发现，经过刻蚀后的InP核表面活性较未刻蚀的InP反而会更高，其表面将更容易被氧化而形成更多的界面缺陷，从而导致经由刻蚀后的InP，也无法形成有效的壳层包覆。

近些年来，随着国内外课题组对于InP量子点研究的深入，基于InP核的高效率核壳量子点的合成也有了一些突破性的进展，特别是量子效率方面，已有了明显的提升，能够达到与CdSe等IIB-VI量子点相匹配的水平。如Lee课题组所报道的梯度合金壳层(composition-gradient shells)的InP@ZnSeS量子点，粒子尺寸～5nm，量子效率(quantumyield，QY)也能够达到～80％(ACS Nano,2013,7,9019–9026,DOI:10.1021/nn403594j)；Houtepen课题组所报道的InZnP/InGaP/ZnSeS结构的量子点,粒子尺寸5nm，QY能够达到70％以上(Chem.Mater.,2017,29,5192–5199,DOI:10.1021/acs.chemmater.7b00848)；Yang课题组所报道的多层包覆(layer-by-layer)的InP/ZnSe/ZnS量子点，其粒子尺寸能够达到10nm以上，QY也能够达到70％以上(Chem.Mater.,2018,30,8002–8007,DOI:10.1021/acs.chemmater.8b03671)。然而在产品开发阶段我们发现，上述材料所表现出来的光学稳定性均无法满足现有量子点光学膜或者发光二极管对于材料性能稳定性的要求。

发明内容