[发明专利]一种蓝到绿光发射、均匀合金化核的核壳量子点的合成方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种量子点的合成方法，具体地说是一种蓝到绿光发射、均匀合金化核的核壳量子点的合成方法。

二、背景技术

量子点由于具有组成与尺寸相关的光发射性能，是光电材料的研究热点之一。由于量子点具有良好的显色饱和度(半峰宽窄)和稳定性，在显示技术中有良好使用前景。在蓝绿红三基色显示色元中，红光硒化镉量子点研究最充分，达到了良好研究水平；蓝和绿光量子点相对红光硒化镉量子点而言研究尚不充分，仍存在一些问题。蓝光发射当前主要由CdS和ZnSe量子点来实现，CdS量子点发射可达480nm，ZnSe量子点发射可达445nm。但是这些量子点的半径接近于材料的波尔半径，量子限域效应变弱，它们的最好量子产率仅能达到中等水平。虽然CdSe量子点在较小尺寸时也可发射蓝光，但小尺寸下量子点稳定性差，合成难度大。当前用二元量子点实现蓝到绿光(470-520nm)的高效发射仍是一个难点。然而470-480nm的蓝光和520-530nm的绿光是全色显示的两个显色基元，发展这两区段的高效的、经济性的量子点合成方法是显示技术发展的要求。

合金化是调节(设计)量子点发射的基本方法之一，三元合金化量子点的发射波长可在两个基础量子点的波段之间连续调节，甚至由于非线性作用下超过基础量子点的波段。合金化的CdSe_xS_1-x和Cd_xZn_1-xSe是在蓝到绿色区段发射的量子点对象，已有较多研究，并取得了一定成果。现有的合成方法主要有热注法和一锅加热法，合成的产物结构有均匀合金化结构和梯度合金化结构。一锅加热法具有操作稳定性好、反应器放大性优良的特点，更适合于规模化合成。但一锅加热法合成的升温反应过程特性，决定了对具有反应活性差的多组份进行合金化反应时，总是产生梯度合金化结构。梯度合金化的核壳量子点结构受多重因素作用，合成产物结构重复性差，产物性能不稳定。均匀合金化结构是量子点合金化合成的优选目标。对Cd_xZn_1-xSe量子点由于Cd²⁺和Zn²⁺反应活性差别较大，硒化镉单体生成速率较硒化锌大得多，只有通过300℃以上的高温热注法合成和较长时间高温退火后处理(扩散作用)来达到均匀合金化。CdSe_xS_1-x量子点由于单质硒与单质硫反应活性差别较大，直接用单质硒与单质硫反应无法得到均匀合金化产物。当前常用的合成技术中以TOP等络合硒与硫，使两者活性差减少；或使硫与硒(氧化硒)预先反应生成硫化硒合金，作为硫硒复合源，并采用热流注法合成。现有的合金化CdSe_xS_1-x和Cd_xZn_1-xSe量子点合成方法的特征为：采用热注法、有膦体系和300℃以上的高温反应。现有合成方法存在下列不足：1、现有方法难以较经济地达到均匀合金化，合成的量子点多是具有一定梯度组成的结构；2、热注法受传热与传质作用的限制，难以用于规模化合成；3、300℃以上的高温反应能耗高，合成控制难度较大；4、有膦法成本较高、具环境污染性。

采用无膦体系一锅加热法，在相对较低的温度下，例如低于240℃，反应合成均匀合金化的CdSe_xS_1-x量子点，尚没有成功的被开发。

三、发明内容

本发明旨在提供一种蓝到绿光发射、均匀合金化核的核壳量子点的合成方法，本发明核壳量子点以均匀合金化的硒硫化镉量子点(CdSe_xS_1-x)为核、以CdS为壳，简写为CdSe_xS_1-x/CdS量子点，其中x＝0.05-0.60。

本发明CdSe_xS_1-x量子点及CdSe_xS_1-x/CdS量子点的发射峰波长位于460-530nm之间，连续可调；量子点最高量子产率≥60％。

本发明蓝到绿光发射、均匀合金化核的核壳量子点的合成方法包括以下过程：

1、核量子点的合成

在室温下将镉源、硒源、硫源、配体和合成介质加入反应釜中，在氮气或氩气保护下升温至210-230℃保温反应20min以上，得到硒硫化镉量子点。