[发明专利]核壳量子点、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种核壳量子点、其制备方法及应用。该核壳量子点，包括量子点核以及包覆在量子点核外的第一壳层，量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，第一壳层还掺杂有三价离子,三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，三价阳离子的离子半径大于Zn²⁺的离子半径。本发明在包覆于量子点核外的壳层中加入三价离子，使得壳层与核层之间的价态平衡，有利于壳层的外延生长，使得壳层更容易包覆，还有利于减少晶格缺陷，提高量子点的稳定性、荧光量子产率以及降低荧光半峰宽。

技术领域

本发明涉及量子点合成技术领域，尤其涉及一种核壳量子点、其制备方法及应用。

背景技术

量子点由于具有荧光效率高、半峰宽窄、稳定性好等优点，备受人们的关注。传统的高量子产率的量子点大都是基于镉元素制备获得，而镉元素是一种毒性较高的重金属元素，因此含镉量子点在一些领域的应用受到限制，如生物标记、电子产品等。

InP量子点正是目前研究的一个热点，对于InP量子点的合成仍然存在一些问题，如尺寸相貌不均一，荧光半峰宽很宽(一般在40nm以上)，荧光量子产率低(小于1％)，稳定性不好。自文献报道以来，提高InP量子点的荧光强度以及稳定性的方法，基本都是在量子点核外再生长一层均匀的壳层来提高量子点的荧光强度以及稳定性，目前常见的包覆壳层的方法是在InP或者InZnP量子点表面包覆ZnSe以及ZnS。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳量子点、其制备方法及应用，以提高量子点的稳定性、荧光量子产率以及降低荧光半峰宽。

本发明的一个方面提供一种核壳量子点，包括量子点核以及包覆在上述量子点核外的第一壳层，上述量子点核包括以化学键结合的Ⅲ族元素和Ⅴ族元素，上述第一壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，上述第一壳层还掺杂有三价离子,上述三价离子选自三价阳离子、三价阴离子中的一种或多种，其中，所述三价阳离子的离子半径大于Zn²⁺的离子半径。

进一步地，上述量子点核中的上述Ⅲ族元素为In，上述Ⅴ族元素为P，上述量子点核中还掺杂有以下元素中的一种或多种：Al、Zr、Zn、Ni、Ga、Fe、Co、V、Ti、Mg、Mn、Cr、Sn。

进一步地，上述第一壳层中的上述Ⅱ族元素为Zn，上述Ⅵ族元素为Se和/或S。

进一步地，上述第一壳层掺杂有三价阳离子，上述三价阳离子与上述量子点核中的至少一种Ⅲ族元素相同；或者，上述第一壳层中掺杂有三价阴离子，上述三价阴离子与上述量子点核中的至少一种Ⅴ族元素相同。

进一步地，上述第一壳层的II族元素与掺杂的三价离子的摩尔比为(100:1)～(10:1)。

进一步地，上述核壳量子点还包括包覆在上述第一壳层外的第二壳层，上述第二壳层包括以化学键结合的Ⅱ族元素和Ⅵ族元素，上述第二壳层中可选择地掺杂有三价离子。

进一步地，上述第二壳层中的上述Ⅱ族元素为Zn，上述Ⅵ族元素为Se、S中的一种或多种。

进一步地，上述核壳量子点为以下任一种：InP/InZnSe/ZnS、InZnP/InZnSe/ZnS、InZnP/InZnSe/ZnSeS。

本发明的另一个方面提供一种核壳量子点制备方法，包括

量子点核制备：将Ⅲ族元素前体与Ⅴ族元素前体于溶液中混合，加热反应后得到量子点核；

第一壳层生长：将上述量子点核与Ⅱ族元素前体、三价离子前体、Ⅵ族元素前体混合，加热进行反应以在上述量子点核外生长第一壳层，所述三价离子前体选自三价阳离子前体、三价阴离子前体中的一种或多种，其中，所述三价阳离子前体中的三价阳离子半径大于Zn²⁺的离子半径。