[发明专利]一种Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体材料制备领域，具体地涉及一种Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法。

背景技术

随着材料制备技术的发展，人们可以将若干半导体材料制成纳米晶粒，若当其尺度小于或者达到其激子波尔半径时，就称之为该半导体材料的量子点。由于量子点具有量子尺寸效应，小尺寸效应及表面效应，使原材料的物化特性发生改变，如光、磁、电、力等方面，而应用较广泛的是其光学特性的变化。CdSe、ZnSe、Cd（Zn）S ，Cd（Zn）Se，Cd（Zn）Te等Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体量子点，具有特殊的荧光发射特性，不同于荧光发光有机染料，其荧光强度高，褪色或漂白速度慢，荧光光谱峰窄，灵敏度高。由于量子点能带分裂成准分子能级，随着尺寸的减小，其光激发的发射峰位蓝移。故不同尺寸量子点其荧光光谱峰也不同，即意味着在同一激发波长下会有不同的被激发的荧光光谱，其光谱波长可覆盖一定波长范围，使激发光谱线连续分布。不同半导体量子点，如CdS、CdSe、CdTe等Ⅱ-Ⅵ族化合物，其光激发光谱在可见光范围内，且波长可连续分布，其可以在同一激发光光源下，同时激发尺寸不同的同种晶体的量子点，可得到不同的可见光的发射光谱，进行多元系列的荧光检测。量子点这些优越的性能，可以替代有机染料，在生物染色、免疫测定、原位杂交和多色成像等研究中发挥巨大作用。当其通过一定的偶联剂接到大生物上时，可以成为一类新颖的、优于有机染料标记物的生物体荧光标记物。如专利CN200610018426.5、CN200610024086.7、CN200810123522等所述。

目前，制备量子点的主要途径，一种是高温有机合成，如文献“[J]. Nano Lett, Vol.1, 2001, pp.207~211”“[J]. Angew. Chem. Int. Ed. , Vol.41, 2002, pp.2368~2371”等所述。另一种是低温水相合成，如文献“[J].Phys. Chem. B,. Vol.106, 2002, pp.7177~7185”“[J].Mater Sci (2009) 44:285–292”等所述。一般来说，水相方法由于用水做反应介质，因而生产成本较低，毒性较小，表面电荷和表面性质高度可调，且易引入不同的官能团，因此成为合成量子点的重要方法。当前，水相合成Ⅱ-Ⅵ族化合物中硒化物量子点的方法都是以合成NaHSe或亚硒酸盐直接与镉源反应，在100℃左右、一个大气压下回流生长，这对合成量子点的分散程度以及荧光量子产率有一定的影响，且反应时间长。

本发明方法克服了现有技术中所制备的量子点所含杂质较多，有较多杂质能级影响荧光量子效率，以及制备时间长的缺陷，提供了一种Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法，具有纯度高，制备时间短，荧光性能好的有益效果。

发明内容

本发明提供了一种Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步骤：

a)配制前躯体溶液：

在可溶性镉盐、可溶性锌盐、或可溶性汞盐的溶液中加入稳定剂后调节PH值至碱性，然后，在惰性气氛下，通入硒化氢气体，反应至所述溶液呈浅黄色透明，即制得所述前躯体溶液；其中，所述可溶性镉盐、可溶性锌盐或可溶性汞盐与所述稳定剂的摩尔比为1：3-1：2；

b)    量子点的生长：

将所述前躯体溶液进行高温高压快速生长，制得所述Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点。

本发明Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法中，所述可溶性镉盐、可溶性锌盐、或可溶性汞盐的溶液浓度为0.1-1mol/L；所述PH值为9-10；在40-100℃温度下，通入所述硒化氢气体。

本发明Ⅱ-Ⅵ族水溶性硒化物半导体量子点的制备方法中，所述可溶性镉盐是Cd（Ac）₂、CdCl₂、CdSO₄、Cd（NO₃）₂ 或高氯酸镉；所述可溶性锌盐是Zn（Ac）₂、Zn Cl₂、Zn SO₄、Zn（NO₃）₂或环烷酸锌盐；所述可溶性汞盐是Hg SO₄。