[发明专利]具有III-V族核心和合金化II-VI族外壳的量子点

说明书

本发明涉及具有III‑V族材料的核心(2)、II‑VI族材料的第一层(3)和II‑VI材料的外壳(4)的量子点(1)，其例如用于降频转换器。外壳(4)优选地由Zn和Cd与Se或S的合金制成。发明人已经证实，将少量Cd引入到外壳中提供在蓝色、紫色和UV波长的优异吸光度性能。对于这种在吸光度方面的增加所需的Cd的量可以非常低。发明人已经表明了发射的光可以几乎是单色的，这在电子应用中是尤其令人关注的。

发明领域

根据第一方面，本发明涉及量子点。根据第二方面，本发明涉及用于制备量子点的方法。

发明背景

量子点是能够实现用于依赖于发光降频转换(下变频或下转换，downconversion)的应用的材料，所述发光降频转换即是具有较高频率的光到具有较低频率的光的转换。

包括CdSe的核心和CdS的外壳的量子点已经用于降频转换。这样的量子点的主要缺点在于Cd是在多个国家限制使用的有毒重金属。

包括InP的核心和ZnS或ZnSe的外壳的量子点也已经用于降频转换。这些量子点的问题在于它们在紫色和蓝色、尤其是在450nm附近的吸光度低，而此波长范围对于显示或照明应用中的光泵浦尤其重要。

文献US2013/273247 A1公开了具有InAs的核心、CdSe的第一层和CdZnS的外壳的量子点。

文献WO2013/058900 A1公开了具有InP的核心、ZnSeS的第一层和ZnSeS的外壳的量子点。

文献US2013/148057 A1公开了具有InP的核心、ZnSeS的第一层和ZnS的外壳的量子点。

文献US2013/115455 A1公开了具有InP的核心、ZnSe的第一层和CdS的外壳的量子点。

发明概述

根据第一方面，本发明的一个目的是提供一种具有高的蓝光吸光度和高的光致发光量子产率的量子点。

根据此第一方面，本发明提供了一种量子点，所述量子点包括：

·由以下各项组成的二元、三元或四元III-V族材料的核心：

ο选自由In、Ga和Al组成的组中的至少一种元素，和

ο选自由P和As组成的组中的至少一种元素；

·由以下各项组成的二元或三元II-VI族材料的第一层：

οZn，和

ο选自由S和Se组成的组中的至少一种元素；以及

·由以下各项组成的三元或四元II-VI族材料的外壳：

οZn，

οCd，和

ο选自由S和Se组成的组中的至少一种元素。

本发明人已经证实了将少量Cd引入到外壳中显著地增加量子点在蓝色、紫色和UV波长的吸光度。对于这种在吸光度方面的增加所需的Cd的量可以保持相对低。其例如可以保持足够低而满足对于含有量子点的材料的法律限制界限，其可以为浓度为0.01％的Cd。发射的光的波长可以通过选择量子点的尺寸和外壳的组成来加以选择。本发明人已经证实了发射的光可以几乎是单色的，这在光电子应用中是尤其令人关注的。例如，使用根据本发明的量子点，可以将蓝色LED背光的一部分转换为绿光或红光从而得到总体白色光谱。

获得的内部光致发光量子产率相对高：其可以为大约45％。此外，本发明人已经表明了含有根据本发明的量子点的材料可以具有低的自吸收。这表明高的内部光致发光量子产率转化为高的外光致发光量子产率。

低的自吸收具有另一优点：少量的量子点足以获得高的降频转换。