[发明专利]核壳量子点材料及其制备方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种核壳量子点材料及其制备方法。该核壳量子点材料，包括钙钛矿量子点核，所述钙钛矿量子点核表面掺杂有第二过渡系金属。第二过渡系金属离子掺杂到钙钛矿量子点核表面后则会形成双价带，从而修补钙钛矿量子点核断裂的晶界，进而修补了钙钛矿量子点核表面的缺陷态，最终保证该核壳量子点材料在各种环境温度下都能有高发光色域和纯度，使显示器件具有稳定的发光性能。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种核壳量子点材料及其制备方法。

背景技术

钙钛矿量子点材料是一类有着与钛酸钙(CaTiO₃)相同晶体结构的材料，在2009年第一次将钙钛矿量子点材料应用于光电器件并获得较高的光电能量转换效率之后，近年来逐渐走进研究者们的视野。作为一种新型的光学材料，钙钛矿量子点材料有着极其令人满意的材料特性：制备成本低，合成流程简单，具有卤素的可调节性，对光的感应和发光的范围几乎覆盖了全部的可见光波长，这就为不同的光学器件制备提供了良好的便利条件。

然而由于钙钛矿量子点结构中存在着大量的晶界，这些断裂的晶界上就会存在着大量的表面缺陷态，缺陷态会束缚掉薄膜中的自由电荷载流子，从而严重的影响了钙钛矿量子点结构的光物理特性。另外钙钛矿量子点材料的晶型结构对温度的变化十分敏感，与之相对应的是晶型结构直接决定了钙钛矿量子点的发光性能。在常温下理想的钙钛矿材料有着简单的立方晶体结构，由角共享的B-X-B键角为180°的角共享BX₆八面体网络和位于中心的大阳离子组成。但是在高温或低温条件下钙钛矿量子点的立方晶体结构会发生向无定型晶型转变，这将极大的影响钙钛矿量子点的色域和发光效率。

如果将第二过渡系金属离子掺杂在钙钛矿量子点核表面，并在钙钛矿量子点核包覆上有机酸，会引入新的光学、电学、磁学性质到原量子点中。包覆第二过渡系金属离子后的钙钛矿量子点具有新的量子点结构，该结构可以修补钙钛矿量子点核断裂的晶界，修补钙钛矿量子点表面的缺陷态，从而保证各种温度下显示器件的发光性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种核壳量子点材料及其制备方法，旨在解决现有钙钛矿量子点核表面易存在断裂的晶界，从而使量子点发光性能不稳定的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种核壳量子点材料，包括钙钛矿量子点核，所述钙钛矿量子点核表面掺杂有第二过渡系金属。

本发明另一方面提供一种核壳量子点材料的制备方法，包括如下步骤：

提供第二过渡系金属前驱体和钙钛矿量子点核；

将所述第二过渡系金属前驱体和所述钙钛矿量子点核混合后，依次进行第一加热处理和退火处理，得到表面掺杂有第二过渡系金属的钙钛矿量子点核；

将所述表面掺杂有第二过渡系金属的钙钛矿量子点核包覆一层N型半导体壳，得到所述核壳量子点。

本发明提供的核壳量子点材料，在钙钛矿量子点核表面掺杂有第二过渡系金属，第二过渡系金属离子掺杂到钙钛矿量子点核表面后则会形成双价带，从而修补钙钛矿量子点核断裂的晶界，进而修补了钙钛矿量子点核表面的缺陷态，最终保证该核壳量子点材料在各种环境温度下都能有高发光色域和纯度，在高温或低温条件下可保持半峰宽小于40nm，量子效率大于65％，具有稳定的发光性能。

本发明提供的核壳量子点材料的制备方法是一种制备具有第二过渡系金属掺杂钙钛矿量子点核的方法，该制备方法可以控制钙钛矿量子点合成过程中成核的大小以及保护钙钛矿量子点核的晶型在不同温度下不发生转变，从而保证制得的核壳量子点材料在各环境温度下都能有高发光色域和纯度。该制备方法易于制备，重复性好，所需工艺设备简单廉价、不需要真空条件、高温、或者高的电场条件，易于大规模生产；最终制得的核壳量子点材料。

具体实施方式