[发明专利]CdSeS及CdSeS/ZnS核壳型量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体材料技术领域的制备方法，特别涉及一种CdSeS及CdSeS/ZnS核壳型量子点的制备方法。

背景技术

量子点是一种由II-VI族和III-V族元素组成的，直径为1-10nm半导体纳米颗粒，由于其半径小于或接近激子波尔半径，所以能够接受激发光而产生荧光，并且与传统的荧光染料分子相比有许多优点：荧光发射波长可以通过改变量子点的尺寸来进行调节，因而不同尺寸的量子点能被单一波长的光激发而发出不同颜色的荧光，并且具有高的荧光量子产率、摩尔消光系数、狭窄而对称的荧光发射谱、激发和发射光谱之间的斯托克位移大，光漂白抗性强，有利于荧光信号的检测。因此高质量的半导体量子点的制备和应用也逐渐成为世界各国广大科研工作者关注的焦点，而II-VI族量子点是应用最广泛的半导体量子点。其中，荧光发射波长位于蓝光区的量子点可用于发光器件(量子点发光二极管)、量子点激光器和生物标记等领域。实际中，应用到的量子点必须具有好的发光性能，然而到目前为止，合成出的二元量子点在蓝光区的性能不甚理想。荧光发射波长位于蓝光区的CdSe量子点，由于其晶粒尺寸很小，所以荧光性能较差；而CdS和ZnSe量子点虽然在蓝光区的发光性能较强，然而在实际应用中，荧光性能的稳定较差。而且由于二元量子点的光学性能只能通过量子点晶粒的尺寸进行调节，因此量子点晶粒尺寸的差异在一定程度上成为其应用的弊端，由此可见二元量子点已经变得逐渐不满足实际应用的要求。

经对现有技术的文献检索发现Swafford在《Journal of the AmericanChemical Society》(美国化学学会学报，2006年125卷7100-7106页)发表了“Homogeneously alloyed CdSeS nanocrystals：synthesis，characterization，and composition/size-dependent band gap”(“均相结构合金量子点CdS_xSe_1-x的制备、表征及禁带宽的计算)的论文，在纯度为90％的ODE(十八碳烯)中一步合成出了不同荧光发射波长的CdS_xSe_1-x三元量子点，这种三元合金量子点在粒径保持不变的条件下，可以通过调整Se和S的组成比例来改变量子点的荧光发射波长，从而使获得的量子点具有尺寸可调性及成分可调性，而且具有较高的量子产率和很好的稳定性，然而这种方法仍然使用价格昂贵且具有毒性的ODE和TBP(三丁基膦)为反应溶剂和配体，而且合成温度较高(300℃)，合成过程需要在氮气保护下进行，因此限制了这种合金量子点的规模化制备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种三元量子点CdSeS及荧光性能和稳定性更优异的CdSeS/ZnS核壳型量子点的“绿色”低成本制备方法，用液体石蜡和长链脂肪酸代替了有毒的ODE和TBP作为反应溶剂和配体，降低了溶剂带来的毒性，从而使其反应条件更温和，原料安全环保，操作安全方便，整个合成过程在空气中即可进行，并获得具有良好的分散性、粒度均匀性及荧光性能的不同荧光发射波长的CdSeS及CdSeS/ZnS核壳型量子点。获得的量子点可以直接应用于发光器件、量子点激光器、太阳能电池，制成量子点荧光微球后可应用于免疫分析、活体荧光成像、分子杂交、蛋白质和基因编码、药物筛选、疾病诊断的领域。

本发明是通过如下技术方案实现的，包括如下步骤：

首先，选用CdO或Cd盐作为Cd源，Se粉作为Se源，S粉作为S源；

接着，将CdO或Cd盐溶解在长链脂肪酸中，形成Cd前体溶液；

然后，将Se粉和S粉分别溶解在液体石蜡中，混合后形成Se、S前体混合溶液；

其后将Cd前体溶液与Se，S前体混合溶液反应，得到CdSeS量子点溶液；

再选用Zn盐作为包壳用Zn前体，(TMS)₂S作为包壳用S前体，形成ZnS壳前体溶液，与CdSeS量子点溶液反应，得到CdSeS/ZnS量子点溶液；

最后将量子点溶液纯化获得CdSeS及CdSeS/ZnS核壳型量子点。