一種白光合金量子點及其制備方法、電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種白光合金量子點及其制備方法，以及電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管。本發(fā)明專利技術(shù)采用熱注入法結(jié)合多次包殼制備白光合金量子點，反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時間短，產(chǎn)率高；制備得到的白光合金量子點成晶效果好，穩(wěn)定性好，納米晶尺寸易控制且分布均勻；制備的電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管發(fā)光范圍廣，達到復(fù)合白光，具有較高顯色指數(shù)。本發(fā)明專利技術(shù)提供的制備方法操作簡單、條件溫和、能耗低、成本低廉、工藝易控，適宜大規(guī)模工業(yè)推廣。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及納米功能材料
，特別涉及一種白光合金量子點及其制備方法，以及電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管。
技術(shù)介紹
隨著人類科學(xué)文明的迅速發(fā)展和進步，能源危機是21世紀人類亟需解決的問題。其中照明能耗占據(jù)能源總消耗的20％，并且還有上升的趨勢，白熾燈、熒光燈等主要照明光源存在能耗高、效率低、不環(huán)保等弊端。半導(dǎo)體照明，即以半導(dǎo)體發(fā)光二極管作為光源的固態(tài)照明，作為一種新興的照明技術(shù)，因其節(jié)能環(huán)保和使用壽命長等優(yōu)點逐漸被重視。目前照明領(lǐng)域用白光LED熒光材料存在熒光產(chǎn)率不高、空間色度均勻性差及成本高等問題，這受制于白光材料的合成方法、種類、材料結(jié)構(gòu)等多種因素。其中，有機發(fā)光材料本身穩(wěn)定性能差、器件結(jié)構(gòu)能級匹配及制備工藝對發(fā)光二極管物理性能的影響很大。白光合金量子點作為一種新型白光材料，具有吸收光譜寬、發(fā)射光譜窄而對稱，通過調(diào)節(jié)組成和粒徑可以使其發(fā)射出不同顏色的熒光，熒光強度高且熒光穩(wěn)定性好等優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)有機熒光染料的諸多不足。目前，量子點的制備方法主要有三大類：(1)高溫氣相法合成，如化學(xué)氣相沉積法，或使用激光法加熱氣相前驅(qū)物；(2)膠體法，即在有機溶劑中以金屬有機物為前驅(qū)體，350℃下回流反應(yīng)制備；(3)反相微乳液自組裝模板法，即通過氣液相反應(yīng)制備具有良好結(jié)晶性能的量子點。但上述方法或存在反應(yīng)溫度高，量子點的尺寸和粒度分布不易控制的問題，或存在反應(yīng)時間長，穩(wěn)定性差的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種白光合金量子點及其制備方法，以及電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管。本專利技術(shù)提供的制備方法反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時間短，且制備得到的白光合金量子點穩(wěn)定性好，粒度分布均勻。本專利技術(shù)提供的電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管發(fā)光范圍廣，達到復(fù)合白光，具有很寬的吸收光譜和高光電轉(zhuǎn)換效率，并有高度的重現(xiàn)性和高顯色指數(shù)。本專利技術(shù)提供了一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅(qū)體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅(qū)體中注入硫源，進行第一反應(yīng)得到量子點前驅(qū)體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅(qū)體中加入硒源，進行第二反應(yīng)得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應(yīng)得到白光合金量子點。優(yōu)選的，所述鋅源、鎘源、步驟(2)中的硫源、硒源和步驟(4)中的硫源的摩爾比為5～100:1:2～40:1～20:3～60。優(yōu)選的，所述白光合金量子點的制備在惰性氣體保護下進行。優(yōu)選的，所述步驟(1)中加熱的溫度為100～200℃。優(yōu)選的，所述步驟(2)中第一反應(yīng)的溫度為250～300℃，第一反應(yīng)的時間為5～15min。優(yōu)選的，所述步驟(3)中第二反應(yīng)的溫度為280～310℃，第二反應(yīng)的時間為30～90min。優(yōu)選的，所述步驟(4)中第三反應(yīng)的溫度為280～310℃，第三反應(yīng)的時間為30～90min。本專利技術(shù)還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備的白光合金量子點，具有核殼結(jié)構(gòu)，包括CdZnS核體、包覆在所述核體外的ZnSe殼層和包覆在所述ZnSe殼層外的ZnS殼層。本專利技術(shù)還提供了一種電致發(fā)光二極管，包括依次設(shè)置的導(dǎo)電玻璃、空穴注入層、空穴傳輸層、發(fā)光層、電子傳輸層和電極，所述發(fā)光層包括上述技術(shù)方案制備的白光合金量子點或上述技術(shù)方案所述白光合金量子點。本專利技術(shù)還提供了一種光致發(fā)光二極管，包括紫外芯片及其表面的發(fā)光層，所述發(fā)光層包括上述技術(shù)方案制備的白光合金量子點或上述技術(shù)方案所述白光合金量子點。本專利技術(shù)采用熱注入法結(jié)合多次包殼制備白光合金量子點，反應(yīng)溫度低、反應(yīng)時間短，產(chǎn)率高；制備得到的白光合金量子點成晶效果好，穩(wěn)定性好，納米晶尺寸易控制且分布均勻；以所述白光合金量子點作為發(fā)光層，制備的電致發(fā)光二極管和光致發(fā)光二極管發(fā)光范圍廣，達到復(fù)合白光，具有很寬的吸收光譜和高光電轉(zhuǎn)換效率，并有高度的重現(xiàn)性和高顯色指數(shù)。實驗結(jié)果表明，本專利技術(shù)提供的方法制備得到的白光合金量子產(chǎn)率為50～95％，粒徑為7.5～13.5nm，具有較好的單分散性和穩(wěn)定性，0.5～5mmol/mL量子點溶液可以在18個月不會有沉淀生成。附圖說明圖1為實施例1得到的白光合金量子點的TEM圖片。具體實施方式本專利技術(shù)提供了一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅(qū)體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅(qū)體中注入硫源，進行第一反應(yīng)得到量子點前驅(qū)體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅(qū)體中加入硒源，進行第二反應(yīng)得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應(yīng)得到白光合金量子點。在本專利技術(shù)中，所述鋅源、鎘源、步驟(2)中的硫源、硒源和步驟(4)中的硫源的摩爾比優(yōu)選為5～100:1:2～40:1～20:3～60，更優(yōu)選為10～80:1:4～20:2～10:6～40，最優(yōu)選為20～40:1:8～16:4～8:10～20。本專利技術(shù)通過調(diào)整反應(yīng)物的配比來提高白光合金量子點的產(chǎn)率。本專利技術(shù)提供的白光合金量子點的制備方法優(yōu)選在惰性氣體保護下進行；所述惰性氣體優(yōu)選為氮氣或氬氣。本專利技術(shù)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅(qū)體。本專利技術(shù)對所述加熱的操作沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的加熱的技術(shù)方案即可。在本專利技術(shù)中，所述加熱的溫度優(yōu)選為100～200℃，更優(yōu)選為120～180℃，最優(yōu)選為140～160℃。在本專利技術(shù)中，所述鋅源和鎘源在配體和非配位溶劑中的摩爾濃度優(yōu)選為2～10mol/L，更優(yōu)選為4～6mol/L。在本專利技術(shù)中，所述配體和非配位溶劑的體積比優(yōu)選為1～100:3，更優(yōu)選為10～50:3，最優(yōu)選為20～30:3。在本專利技術(shù)中，所述鋅源優(yōu)選包括氧化鋅和有機脂肪酸鋅中的一種或幾種；所述有機脂肪酸鋅優(yōu)選包括醋酸鋅、硬脂酸鋅、十四酸鋅和十二酸鋅中的一種或幾種。在本專利技術(shù)中，所述鎘源優(yōu)選包括氧化鎘和有機脂肪酸鎘中的一種或幾種；所述有機脂肪酸鎘優(yōu)選包括硬脂酸鎘和/或醋酸鎘。在本專利技術(shù)中，所述配體優(yōu)選包括油酸、有機膦配體和有機脂肪胺中的一種或多種；所述有機膦配體優(yōu)選包括三丁基膦和/或三正辛基膦；所述有機脂肪胺優(yōu)選包括油胺和/或十八胺。在本專利技術(shù)中，所述配體可以調(diào)節(jié)量子點晶面與配體吸附和脫落的動態(tài)速率，從而促使量子點某個晶面生長速度比其他晶面快，改變量子點的形狀，控制晶型，使合金量子點能級和禁帶寬度能和納米氧化鋅的能級禁帶寬度相匹配，即形成有序的階梯結(jié)構(gòu)。在本專利技術(shù)中，所述非配位溶劑優(yōu)選包括1-十八烯和/或三辛胺。得到陽離子前驅(qū)體后，本專利技術(shù)向所述陽離子前驅(qū)體中注入硫源，進行第一反應(yīng)得到量子點前驅(qū)體。本專利技術(shù)對所述硫源的種類沒有特殊的限定，采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的能夠提供S元素的物質(zhì)即可。在本專利技術(shù)中，所述硫源優(yōu)選為單質(zhì)硫，更優(yōu)選為硫粉。在本專利技術(shù)中，所述硫源優(yōu)選以硫源溶液的形式加入；所述硫源溶液的濃度優(yōu)選為2～50mol/L，更優(yōu)選為10～30mol/L，最優(yōu)選為15～20mol/L；所述硫源溶液中的溶劑優(yōu)選為1-十八烯。在本專利技術(shù)中，所述硫源優(yōu)選一次性注入到陽離子前驅(qū)體中。在本專利技術(shù)中，所述硫源注入的速率優(yōu)選為10～100mL/s，更優(yōu)選為40～80mL/s。在本專利技術(shù)中，所述硫源注入時陽離子前驅(qū)體的溫度優(yōu)選為250本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅(qū)體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅(qū)體中注入硫源，進行第一反應(yīng)得到量子點前驅(qū)體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅(qū)體中加入硒源，進行第二反應(yīng)得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應(yīng)得到白光合金量子點。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種白光合金量子點的制備方法，包括以下步驟：(1)將鋅源、鎘源、配體和非配位溶劑混合，加熱得到陽離子前驅(qū)體；(2)向所述步驟(1)得到的陽離子前驅(qū)體中注入硫源，進行第一反應(yīng)得到量子點前驅(qū)體；(3)向所述步驟(2)得到的量子點前驅(qū)體中加入硒源，進行第二反應(yīng)得到納米晶溶液；(4)向所述步驟(3)得到的納米晶溶液中加入硫源，進行第三反應(yīng)得到白光合金量子點。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋅源、鎘源、步驟(2)中的硫源、硒源和步驟(4)中的硫源的摩爾比為5～100:1:2～40:1～20:3～60。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述白光合金量子點的制備在惰性氣體保護下進行。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中加熱的溫度為100～200℃。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中第一反應(yīng)的溫度為250～300℃...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李清華，李海洋，金肖，李丹陽，
申請(專利權(quán))人：廈門世納芯科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：福建;35