[发明专利]具有核壳结构的纳米晶及其制备方法

说明书

本申请提供了一种具有核壳结构的纳米晶及其制备方法。纳晶晶包括纳米晶核、包覆在所述纳米晶核上的第一子壳层和包覆在所述第一子壳层上的第二子壳层，其特征在于，所述第一子壳层包含Zn、Se和Mn元素；所述第二子壳层包含Zn、S和Cu元素。本申请通过在纳米晶核外依次包覆MnZnSe和CuZnS，制备得到发光效率高的纳米晶。

技术领域

本申请属于纳米材料技术领域，具体涉及一种具有核壳结构的纳米晶及其制备方法。

背景技术

作为一种三维尺寸都在1～20nm之间的半导体材料，纳米晶具有发射波长随尺寸调节，半峰宽窄等优点。由于这些优异的性能，纳米晶在照明、显示等领域具有重要的应用前景。

纳米晶的表面缺陷增加了非辐射跃迁的几率，对其本身的发光效率及稳定性造成不良影响。为解决纳米晶的发光效率低及稳定性差的问题，一般在纳米晶核外包覆壳层，以增强其发光效率。然而，现有技术中，由于壳层与纳米晶核、以及壳层内各层之间存在的晶格不匹配等问题，导致纳米晶的发光效率依然不高。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种具有核壳结构的纳米晶。

根据本申请的一个方面，提供一种具有核壳结构的纳米晶，包括纳米晶核、包覆在所述纳米晶核上的第一子壳层和包覆在所述第一子壳层上的第二子壳层，其特征在于，所述第一子壳层包含Zn、Se和Mn元素；所述第二子壳层包含Zn、S和Cu元素。

本申请中，纳米晶核的构成材料包括三-五族半导体材料或者二-六族半导体材料，本申请对此不做限定。

现有技术中，由ZnSe和ZnS双子壳层构成的双壳层结构常被用于包覆在InP纳米晶核上，但是ZnSe与ZnS之间存在的晶格区别依然较大，导致InP纳米晶的发光效率不高。发明人发现，通过向ZnSe层中掺杂金属Mn元素，向ZnS层中掺杂金属Cu元素时，这种壳层结构可有效提高InP纳米晶的发光效率。

进一步地，所述第一子壳层中，Mn的摩尔含量为1％～5％。

进一步地，所述第一子壳层的厚度在1～4nm之间。

进一步地，所述第二子壳层中，Cu的摩尔含量为1％～5％。

进一步地，所述第二子壳层的厚度在1～4nm之间。

在第一子壳层和第二子壳层中当Mn或者Cu的含量太低或者太高时，比如小于1％或者大于5％时，均无法得到较好的匹配程度，并未有效提高纳米晶的发光效率。

进一步地，所述纳米晶核的构成元素包括In和P。

进一步地，所述纳米晶核的构成元素还包括Zn或者Ga。

根据本申请的另一个方面，提供一种具有核壳结构的纳米晶的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1、提供包含纳米晶核的第一溶液体系；步骤S2、将所述第一溶液体系的温度调节至180～240℃之间，加入含有Zn前驱体、Se前驱体及Mn前驱体的溶液，反应10～120分钟，得到第二溶液体系，所述第二溶液体系中纳米晶核的表面包覆有第一子壳层；步骤S3、将所述第二溶液体系的温度调节至240～300℃之间，加入含有Zn前驱体、S前驱体及Cu前驱体的溶液，反应10～120分钟，得到第三溶液体系，所述第三溶液体系中第一子壳层的表面包覆有第二子壳层。

本申请中，Zn前驱体包括但是不限定于硝酸锌、氟化锌、氯化锌、溴化锌、碘化锌、碳酸锌、硫酸锌、高氯酸锌、醋酸锌、羧酸锌、乙酰丙酮锌、乙基黄原酸锌、丙基黄原酸锌、十六烷基黄原酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸锌、乙基苯基二硫代氨基甲酸锌、甲基苯基二硫代氨基甲酸锌、二正丁基二硫代氨基甲酸锌中的一种。

Se前驱体包括但是不限定于烷基氨基硒化物、烯基氨基硒化物、硒醇、硒醚、硒代酸酯、硒代酰胺中的一种。