[发明专利]具有梯度核壳结构的大尺寸磷化铟量子点的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度核壳结构的大尺寸磷化铟量子点的制备方法，先制备均匀的铟前驱体溶液；然后在第一温度下向铟前驱体溶液中加入三(三甲基硅基)膦并升温至第二温度，形成磷化铟核；再加入额外的铟前驱体溶液和羧酸锌前驱体，进行磷化铟核的二次生长；然加入合成壳层所需要的前体物质并调至第三温度，形成具有壳层包覆的磷化铟量子点。在磷化铟核二次生长的过程中，通过加入羧酸锌以实现梯度核心的制备及便于厚壳硫化锌的包覆，量子点的发光效率有了显著的提高，尺寸分布更加均匀，对于InP量子点的使用和发展具有非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种量子点的制备方法，特别是涉及一种核壳结构量子点的制备方法，应用于半导体材料制备工艺技术领域。

背景技术

磷化铟(InP)是一种III-V族化合物半导体量子点，其不含重金属元素，低毒性等一系列优越特性引起人们越来越多的关注，且在光电应用领域有着广泛的应用前景。现有技术中，关于InP核壳量子点的制备工艺已较为成熟，得到的量子点性质相对优良。但是，由于InP核和ZnS壳之间的晶格失配，大尺寸的InP量子点仍无法成功制备，因此其稳定性仍旧相对较低，不能满足工业化生产的需求。因此，发展一种能够制备大尺寸厚壳层InP量子点且能保持InP量子点优越性能的方法，对于InP量子点的使用和发展具有非常重要的意义，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有梯度核壳结构的大尺寸磷化铟量子点的制备方法，在磷化铟核二次生长的过程中，通过加入羧酸锌以实现梯度核心的制备及便于厚壳硫化锌的包覆，量子点的发光效率有了显著的提高，尺寸分布更加均匀。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有梯度核壳结构的大尺寸磷化铟量子点的制备方法，包括以下步骤：

a.制备均匀的铟前驱体溶液；

b.低温制备磷化铟纳米晶核：

在50-70℃的第一温度下，向在所述步骤a中制备的铟前驱体溶液中加入三(三甲基硅基)膦，并升温至240-290℃的第二温度，并保持至少3min，形成磷化铟纳米晶核得到磷化铟纳米晶核产物溶液；优选三(三甲基硅基)膦的加入量相对于铟前驱体的加入量的摩尔量比例不低于66.7％；

c.第一阶段高温制备In-Zn-P合金中间壳层：

降温到室温下，向在所述步骤b中制备的磷化铟纳米晶核产物溶液中，继续加入三(三甲基硅基)膦、羧酸锌和另外的铟前驱体溶液，并升温至270-290℃的第二温度，进行混合，进行磷化铟核的二次生长，在磷化铟纳米晶核外部结合生长一层In-Zn-P合金中间壳层；优选加入三(三甲基硅基)膦、羧酸锌和铟前驱体的混合摩尔比例为2：3：3的比例；

d.第二阶段高温制备外部壳层：

向完成In-Zn-P合金中间壳层制备的溶液中加入合成外部壳层所需要的前体物质，并调至250-290℃的第三温度，形成具有复合壳层包覆的具有梯度核壳结构的磷化铟量子点。本发明通过在磷化铟二次生长过程中加入羧酸锌形成合金核，减少核壳晶格失配，以更有效地包覆梯度厚壳层，并形成了有效的保护层，提高了量子点的稳定性和发光效率。

在所述步骤a或步骤c中，优选将铟前驱体、酸配体和非配位溶剂进行混合，升温到不低于120℃，除水除氧保持一段时间，直至形成均匀的铟前驱体溶液。铟前驱体优选采用乙酸铟。酸配体优选采用十二酸、十四酸、十六酸、十八酸及二十酸中的任意一种酸或者任意几种的混合酸。非配位溶剂优选采用烯烃或烷烃。优选铟前驱体、酸配体和非配位溶剂的混合比例为0.15mmol：0.45mmol：10ml的比例，并通入氮气进行加热至不低于120℃保持至少1h。

在所述步骤c中，所述羧酸锌优选采用甲酸锌、乙酸锌、辛酸锌、十一烯酸锌、十四酸锌、十六酸锌、十八酸锌中的任意一种锌源物质或者任意几种的混合锌源材料。