[发明专利]掺杂量子点及其制备方法、量子点光电器件

说明书

本发明公开了一种掺杂量子点及其制备方法，包括基体材料以及掺杂在基体材料中的掺杂材料，掺杂材料包括至少一种金属氧化物。本发明通过在量子点中掺杂金属氧化物有利于减少量子点生成过程中产生的空位缺陷，从而提高荧光量子产率。

技术领域

本发明涉及量子点材料技术领域，尤其涉及掺杂量子点及其制备方法、量子点光电器件。

背景技术

目前，量子点合成化学主要集中在尺寸形貌的单分散控制上，但是要使量子点作为一类优异的发光材料，仅仅实现尺寸形貌的单分散是不够的，更重要的是得到光学性能优异以及光化学稳定的量子点，比如高的荧光量子产率、窄的荧光半峰宽。

对于单一尺寸的量子点核来说，由于量子点的比表面积大，而且表面的悬挂键会影响量子点的光学与化学稳定性，要得到光学性能优异以及物理化学性能稳定的量子点，必须隔绝量子点激子态与环境之间的联系，目前主要有以下几种方法：

第一种是在量子点核表面包覆带隙宽度更大的壳层材料，而且壳层厚度要厚，以隔绝激子态与环境之间的接触；

第二种是采用大尺寸的量子点核，相比于小尺寸量子点，大尺寸的量子点核激子离域到壳层的能力较小，因此只需要包覆较少的壳层就可以得到光学和化学性能稳定的核壳量子点；

第三种是在量子点中掺杂金属阳离子，该方法目前成为解决量子点稳定性的重要手段，现有技术中，在CdSe/CdS核壳量子点的合成过程中，往壳层CdS中掺杂了少量的铝原子，得到的CdSe/CdS核壳量子点其光学和化学稳定性都有非常明显的提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光量子产率高的掺杂量子点及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供一种掺杂量子点，包括基体材料以及掺杂在所述基体材料中的掺杂材料，所述掺杂材料包括至少一种金属氧化物。

根据一些实施方式，所述掺杂量子点为未包覆壳层的量子点核，所述掺杂材料掺杂在所述量子点核的基体材料中。

根据另一些实施方式，所述掺杂量子点包括量子点核以及至少一壳层，所述掺杂材料掺杂在所述量子点核和/或所述壳层的基体材料中。

进一步地，所述金属氧化物选自以下一种或多种：ZnO、CdO、Al₂O₃、MgO、In₂O₃、MnO₂、ZrO₂、NiO、Ga₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂、Cr₂O₃、SnO₂。

进一步地，所述基体材料包括以化学键结合的II族元素和VI族元素，或者所述基体材料包括以化学键结合的III族元素和V族元素。

根据本发明的另一个方面，提供一种掺杂量子点的制备方法，包括以下步骤：在量子点核和/或量子点壳层的生长过程中，向含有金属阳离子前体的反应溶液中一次或者多次加入烷基醇，所述金属阳离子前体与所述烷基醇反应生成的金属氧化物掺杂到所述量子点核和/或所述量子点壳层中。

根据一些实施方式，所述金属阳离子前体为合成所述量子点核和/或所述量子点壳层时未反应完的阳离子前体，所述金属阳离子前体包括至少一种II族元素的前体或至少一种III族元素的前体。

根据另一些实施方式，所述金属阳离子前体是在所述量子点核和/或所述量子点壳层的生长过程中加入的，所述金属阳离子前体选自以下一种或者多种：锌前体、镉前体、铝前体、镁前体、铟前体、锰前体、锆前体、镍前体、镓前体、铁前体、钛前体、铬前体、锡前体。

进一步地，所述金属阳离子前体与所述烷基醇的物质的量之比为(600:1)～(5:1)。