[发明专利]一种光学性能可控的量子点的制备方法

说明书

技术领域

本技术属于半导体纳米材料制备技术领域，涉及一种量子点的制备方法，尤其涉及一种光学性能可控的量子点的制备方法。

背景技术

半导体量子点颗粒大小在1-10nm之间，接近或小于激子的玻尔半径，具有明显的量子尺寸效应和量子限域效应，CdTe量子点由于具有较小的禁带宽度，发光性能稳定等特性被很多研究者所关注。但是均质量子点通过调节其尺寸和形貌来调节其发光性能存在一定局限，有待制备光学性能在更广泛的范围内可调的异质量子点。研究光学性能可控量子点的制备具有实际意义，其在发光材料、荧光探针、太阳能电池、发光二极管等方面具有广泛的应用。

异质量子点主要包括核壳量子点和三元量子点。核壳结构量子点是由一种半导体量子点作为核，另外一种半导体量子点为壳层组成。这种材料的主要优点是，通过壳层修饰，可以改善材料的光学性质，增强材料的光漂白稳定性。而且通过对核和壳层的大小和形貌的调节可以在更广泛的范围内调节材料的光学性质。文献“Zhengtao Deng,Olaf Schulz,Su Lin,Baoquan Ding,Xiaowei Liu,XiXi Wei,Robert Ros,Hao Yan,Yan Liu.Aqueous Synthesis of Zinc Blende CdTe/CdS Magic-Core/Thick-Shell Tetrahedral-Shaped Nanocrystals with Emission Tunable to Near-Infrared[J].J.Am.Chem.Soc.2010,132:5592–5593”在CdTe量子点外延生长CdS壳层，通过控制CdS壳层的厚度可以使发射光谱几乎覆盖整个可见光区域，同时大大提高的量子点的荧光寿命。三元量子点与二元量子点相比，除了可以通过颗粒尺寸和形貌来调节光学性能外，还可以改变其组成实现材料光学性能的调节。文献“Guoxi Liang,Miaomiao Gu,Jianrong Zhang,Junjie Zhu.Preparation and bioapplication of high-quality,water-soluble,biocompatible,and near-infrared-emitting CdSeTe alloyed quantum dots[J].Nanotechnology,2009,20:415103(1-9)”在水相合成CdSeTe量子点，通过改变量子点的尺寸和组成，荧光量子产率可高达53%，荧光发射光谱可以在可见和近红外范围内调节，进一步成功的将CdSeTe量子点应用到HL-60（白血病细胞）细胞成像、葡萄糖和胆固醇的检测中，证明了三元量子点在生物医学领域具有广阔的应用前景。

目前合成异质量子点的方法主要有传统金属有机法和水相合成法。两种方法各有优缺点，如文献“Qinghui Zeng,Xianggui Kong,Yajuan Sun,Youlin Zhang,Langping Tu,Jialong Zhao,Hong Zhang.Synthesis and Optical Properties of Type II CdTe/CdS Core/Shell Quantum Dots in Aqueous Solution via Successive Ion Layer Adsorption and Reaction[J].J.Phys.Chem.C 2008,112:8587–8593”阐述了两种途径的优缺点：传统的金属有机法虽然比较成熟，可以合成高质量的量子点。但是存在有机金属前驱体价格昂贵，反应温度高达400℃，有机溶剂毒性太大，反应条件严格苛刻，需要无水无氧操作等缺点，重要的是其应用多是在水相，通过金属有机法制备的量子点在相转移过程中，其量子产率和稳定性都会降低，这些限制了这种方法的潜在应用。