[发明专利]一种核壳结构的热敏量子点材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米材料制备技术领域。涉及一种核壳量子点材料及其合成方法，该核壳型量子点材料对温度高度敏感，具体表现为不同温度条件下，材料会发不同颜色的光。

背景技术

半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(1~20纳米)后，其载流子的波动性变得显著，运动将受限，导致动能的增加，相应的电子结构从体相连续的能级结构变成准分裂的不连续，这一现象称作量子尺寸效应。比较常见的半导体纳米粒子即量子点主要有II-VI，III-V以及IV-VI族。这些种类的量子点都十分遵守量子尺寸效应，其性质随尺寸呈现规律性变化，例如吸收及发射波长随尺寸变化而变化。因此，半导体量子点在照明、显示器、激光器以及生物荧光标记等领域都有着十分重要的应用。

最早的胶体量子点研究工作可追溯到1982年，Brus小组首次报道了水溶性半导体量子点的制备与光学性质。自此，一些小组相继开展了不同种类的半导体量子点的制备以及性质研究的工作。通常我们熟知的胶体纳米粒子为点、棒或核壳结构的量子点，这些都是在一种粒子基础上生长的单一量子点体系。

在胶体半导体纳米领域，已经有一些研究团队致力于制备复合量子点体系。在早期的研究中，最有意义的一次尝试是Mews等在1994年提出的CdS-HgS-CdS（MewsA.;Eychmueller,A.;Weller,H.J.Phys.Chem.1994,98,934-4）体系，他们通过表面离子交换的方法成功实现了在两层CdS之间插入单层或多层的HgS，并在吸收光谱上观测到了明显的红移，然而吸收光谱不足以判定每一层量子点体系都能够独立表现出希望得到的电子或光学性质，另外，复合粒子体系在受激发时表现出了单一的较宽且弱的发射峰。由于当时的合成技术并不完善，虽然这一模型的提出很有意义，但是文献报道中关于粒子以及层层包覆的合成效果比较差。

目前，由于人们在这一领域的研究主要着眼于模型理论构建以及新材料的发现，而没有关注热敏材料本身的敏感度以及变温颜色是否明显等问题，所以，在真正实现应用之前还有很多的问题亟待解决。其中，最主要的就是，温度改变带来的发光颜色的改变不够明确，温度和颜色没有明确的对应关系，变温颜色区间跨度较小，仅能由红到黄。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术存在的不足，提供一种颜色随着温度变化明确，变色区间可从绿色变到黄色再变到红色，可重复使用的热敏量子点材料。

本发明的技术问题可通过以下技术方案解决：

一种核壳结构的热敏量子点材料，其结构有InP量子点核、ZnS隔离层、CdSe纳米晶壳层和ZnS保护层，所述的InP量子点核是荧光峰位为650nm~800nm的Cu掺杂的InP量子点，Cu掺杂量为按摩尔比Cu:P=1:5~20，所述的CdSe纳米晶壳层是2~3层CdSe。

所述的Cu掺杂量优选按摩尔比Cu:P=1:10；所述的ZnS隔离层为3~6层ZnS，优选4层，所述的ZnS保护层为1~4层ZnS，优选2层。

一种核壳结构的热敏量子点材料的制备方法，有Cu掺杂InP量子点核溶液的制备、ZnS隔离层的包覆、CdSe纳米晶壳层的包覆和ZnS保护层的包覆的工艺过程；

所述的Cu掺杂InP量子点核溶液的制备过程，首先将醋酸铟与十四酸加入到十八烯中，升温至80~120℃，其中醋酸铟与十四酸的摩尔比为1:3.5，十八烯的用量为每摩尔醋酸铟使用25升；在氮气保护下升温至188℃，注入辛胺和浓度为0.2mol/L的3-(三甲基硅基)磷的十八烯溶液，其中注入的辛胺与醋酸铟的摩尔比为12:1，注入的磷与醋酸铟的摩尔比为1:2；降温至178℃，保持30分钟再降温到60~100℃，向其中注入浓度为0.005~0.02mol/L的十四酸铜的十八烯溶液，十四酸铜的用量为按摩尔比Cu:P=1:5~20，升温至150℃保持20~40分钟，得到Cu掺杂InP量子点核（记为CuInP）溶液；