[发明专利]第III-V族/锌硫属化物合金化的半导体量子点

说明书

在II‑VI族分子加晶种簇存在下制备窄分布、明亮、单分散的光致发光量子点的规模化方法，所述分子加晶种簇由锌盐和硫醇或硒醇化合物的反应原位制造。示例性量子点具有含有铟、磷、锌和硫或硒的核心。

本申请是申请日为2014年3月13日、发明名称为“第III-V族/锌硫属化物合金化的半导体量子点”、国际申请号为PCT/IB2014/001045并且中国国家申请号为201480015983.4的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体纳米粒子。更具体地，其涉及光致发光的第III-V族量子点如用锌硫属化物合金化的InP的合成。

背景技术

第III-V族量子点(QDs)，如InP，作为含重金属纳米粒子例如镉硫属化物的替代物，是用于商业应用的有利材料。已经探索了大量合成第III-V族核心和第III-V族/ZnX(X＝S，Se)核心/壳量子点的方法，包括热注射和单一来源前体方法。热注射包括在高温下快速注射前体，当反应温度下降时引发纳米粒子成核。此方法通常限于产生少量的QD，这是因为注射大体积的前体所需要的时间对于迅速成核而言太长。大规模热注射方法通常导致不均一的粒子尺寸分布。

单一来源前体方法采用含有将要并入纳米粒子材料中的所有元素的分子簇化合物，其在高温下分解以开始纳米粒子的形成。然而，所述方法的缺点之一是纳米粒子化学计量是固有地通过簇化合物的组成决定。其它合成胶状量子点的策略包括在溶液中加热前体，且在反应期间添加其它试剂。

在标题为“纳米粒子材料的制备(Preparation of Nanoparticle Material)”的美国专利号7,588,828(2009年9月15日公开，其全部内容以引用方式并入本文中)中，我们公开了使用第II-VI族分子簇作为纳米粒子生长的模板来合成第III-V族半导体的可规模化“分子加晶种(seeding)”方法。分子簇可以在添加到反应烧瓶中之前形成，或由合适的试剂原位形成。在一个实施例中，使用锌簇[Zn₁₀S₄(S(C₆H₅))₁₆][NH(C₂H₅)₃]₄作为ZnS“晶种”的来源以充当InP纳米粒子生长的模板。

InP量子点合成中的挑战是获得在可见光光谱的蓝光区中的发射。为了大到足以发射蓝光的InP带隙，需要非常小的粒径，在此大小下，InP粒子是介于簇和纳米粒子之间的中间体。因此，该粒子高度不稳定。由于ZnS的块体带隙比InP宽得多，因此，通过将ZnS合金化到InP核心中，可以保持其物理尺寸，同时使其吸收和发射蓝移。因此，增加合金化到InP核心中的Zn的量的策略对于其中增强的蓝光吸收和发射具有益处的应用是有利的，例如量子点发光二极管。