[发明专利]立方型PN结SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种立方型纳米PN结SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料及制备方法，由硒化锌材料和硒化锡材料交替包覆所组成的立方形核壳结构量子阱材料，以P型材料硒化锡为核，以N型材料硒化锌为壳，以P型材料硒化锡为第二阱层，再以N型材料硒化锌为壳。通过制备有机前驱体、热注入法、高温合成与退火、纯化等工艺，制备出立方型SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料。本发明运用热注入法制备具有立方型形貌的多阱核壳量子阱材料，方法便于控制，所制备的材料具有高量子效率、特殊的形貌结构、良好的结构稳定性，在太阳能电池、照明、显示等材料领域有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种立方型纳米PN结SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料及制备方法。

背景技术

量子点是一种三维尺度都在纳米级别的准零维材料，可以通过调控量子点的生长时间、反应温度、前驱体比例来控制量子点纳米晶的尺寸、形貌和激发波长。硒化锡材料属于一种P型半导体材料，带隙为0.9ev，因其形貌可控易控，根据不同的形貌优势，被广泛应用在太阳能电池、光电探测器、锂离子电池、QLED等领域。

但是，硒化锡材料在发光量子点领域的研究报道依旧较少，未能发挥其优异的光电性能和形貌易控性，且报导的硒化锡纳米晶的粒径大小不均、发光效率低下、形貌规整度不高。为了提高硒化锡材料的光电性能，人们一直在寻求如何改善硒化锡量子点的核壳结构，减小量子点壳层之间晶格失配并进一步提高其光学性能的研究。

有研究表明严格控制硒化锡纳米晶合成过程中的温度和前驱体比例可以方便的调控量子点的形貌，还有部分研究在硒化锡量子点中包覆其他能带匹配的材料外壳，形成单阱核壳结构以调节激发波长和钝化表面缺陷，从而提高其光学性能。（CN101214932A）中提供了一种纳米硒化锡的制备方法：将硒粉溶于乙二胺并缓慢加入锡前驱液中，然后使用电子束辐照法合成纳米硒化锡。（CN107697892A）提供了一种海胆状硒化锡的制备方法：在二氧化硒和锡源的醇溶液中加入油酸和油胺作为表面活性剂，改善了硒化锡的表面结构。（CN107352515A）提供了一种水热法合成硒化锡微米晶的方法：通过控制溶液PH值、水热反应釜的温度和加热时间，合成了片状的硒化锡晶体。文献J. Phys. Chem. Lett. 2021,12, 10958−10968提出了一种SnSe/CdSe的核壳结构量子点制备方式，硒化镉外壳的存在明显改进了SnSe材料的发光性能。他们的方法虽然在一定程度上提高了硒化锡纳米晶的性能，但在量子点的形貌和核壳结构上灵活度不太高。因此通过人为设计材料形貌和材料能级匹配来有效发挥硒化锡量子阱材料的对发光的协调促进作用，从而实现硒化锡量子阱材料的整体性能提高有待进一步研究。

综上所述，大部分文献或专利中提到的硒化锡材料在理论上都不能很好的控制形貌质量和提高发射性能，从而影响硒化锡材料在显示技术、太阳能电池方面的应用。与此同时目前专利中硒化锡材料的制备工艺和结构比较单一，因而制备出来的硒化锡纳米晶因结构简单、形貌质量较差、合成步骤冗长，对于提高其光电性能作用有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种立方型纳米PN结SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料及制备方法，本发明运用热注入法制备具有立方型形貌的SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料，方法便于控制，所制备的材料具有高量子效率、特殊的形貌结构、良好的结构稳定性，在太阳能电池、照明、显示等材料领域有巨大的应用潜力。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种立方型SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料，由硒化锌材料和硒化锡材料交替包覆所组成的立方形核壳结构量子阱材料，以P型材料硒化锡为核，以N型材料硒化锌为壳，以P型材料硒化锡为第二阱层，再以N型材料硒化锌为壳。

一种立方型纳米PN结SnSe/ZnSe/SnSe/ZnSe多阱核壳量子阱材料的制备方法包括以下步骤：