[发明专利]一种磷化铟量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体纳米材料制备技术领域，具体而言，涉及一种磷化铟量子点的制备方法。

背景技术

历经十几年的研发，量子点在平板显示、薄膜柔性显示(量子点发光二极管)、LED照明、荧光标记物以及生物医学成像等领域的应用日趋成熟，尤其是在平板显示领域，量子点技术能够带来更高的能效和色彩表现，同时还能降低成本，成为高端电视市场里最热门的趋势。作为显示行业产业链前端的基础材料，量子点需要同时具备发光性能好、稳定性高、绿色环保等特点。然而，目前市场上的量子点材料普遍存在“较高性能量子点含重金属元素镉、绿色环保型无镉量子点性能较差”、原材料成本高、制备条件苛刻等问题，限制了量子点发光材料的应用和推广。

以InP为代表的III-V族元素量子点，不含重金属元素，无内在毒性，且具有更加完善的晶体结构，近年来逐渐成为量子点材料制备领域的研发重点。现有技术中，关于InP量子点的制备方法大多以有机类烷基膦，如三(三甲基硅烷基)膦、三(二烷基氨基)膦为磷源，使其与脂肪酸铟前体反应，得到的量子点性质相对优良，制备工艺也较为成熟。但是，有机类烷基膦的价格昂贵，生产过程中原料成本过高，制备工艺繁琐，不能满足工业化生产的需要。相比而言，PH₃较易获得和使用，成本低，能够克服现有技术中原料价格昂贵等缺点，是一种很好的磷源，正吸引着越来越多科研工作者的关注。

目前被广泛采用的III-IV族元素量子点制备方法是高温注入法，使III族元素前体In与V族元素前体P在高温下快速成核并生长成熟，实现了量子点在500-720nm波长范围内的调控。但是，高温注入法很难平衡量子点的成核和生长过程，使合成的量子点尺寸分布变宽，半峰宽变宽。另外，在高温合成InP量子点的过程中，晶种表面的III族元素很容易被氧化形成氧化物，阻止自由单体在晶种表面生长，从而影响了量子点的性能。

因此，发展一种以PH₃为磷源、制备尺寸分布均匀的InP量子点的优良方法，对于InP量子点的使用和发展具有极为重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种磷化铟量子点的制备方法，进一步简化和完善目前具有核壳结构的磷化铟量子点的制备工艺，使合成的量子点尺寸分布更加均匀。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磷化铟量子点的制备方法，包括以下步骤：a、制备均匀的铟前体溶液；b、在第一温度下，向所述铟前体溶液中加入磷化氢，形成具有磷化铟纳米晶核的混合体系，所述第一温度在100-130℃范围内；c、将所述混合体系升温到第二温度，保持一段时间；d、将所述混合体系调节到第三温度，加入合成壳所需的前体物质，形成具有壳包覆的磷化铟量子点。

优选地，所述第二温度在180-250℃范围内。

优选地，所述第三温度在220-300℃范围内。

优选地，所述步骤a中，将铟前驱体、酸配体和非配位溶剂混合，升温到80-150℃，除水除氧，保温一段时间，直至形成均匀的铟前体溶液。

优选地，所述铟前驱体包括醋酸铟、碳酸铟、硝酸铟、氯化铟、碘化铟、溴化铟、硬脂酸铟和十四酸铟中的至少一种；所述酸配体包括碳原子数≥6的饱和或不饱和脂肪酸中的至少一种；所述非配位溶剂包括10≤碳原子数≤22的烷烃、烯烃、醚类和芳香族化合物中的至少一种。

优选地，所述酸配体包括十酸、十一烯酸、十四酸、油酸和硬脂酸中的至少一种；所述烷烃包括1-十八烷、1-十七烷、1-十六烷、1-十二烷、1-十四烷、1-十三烷、1-姥鲛烷、1-植烷、1-十五烷、石蜡、1-二十烷、1-二十八烷、1-二十四烷中的至少一种；所述烯烃包括1-十八碳烯、1-十二碳烯、1-十六碳烯、1-十四碳烯、1-十七碳烯、1-十九碳烯、1-二十碳烯、1-十三碳烯、1-十五碳烯中的至少一种；所述醚类包括苯醚、苄醚中的至少一种。

优选地，所述铟前体溶液中还包含锌前驱体。

优选地，所述锌前驱体包括醋酸锌、氯化锌、碳酸锌、硬脂酸锌、油酸锌、十酸锌、十一烯酸锌和二乙基二硫氨基甲酸锌中的至少一种。

优选地，所述磷化氢以气体或气体溶液的形式加入到所述铟前体溶液。

优选地，所述壳包括ZnS、ZnSe或者ZnSeS中的至少一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种磷化铟量子点，所述磷化铟量子点的荧光发射峰在580-640nm，由上述任一方法制得。