[发明专利]一种量子点材料及其制备方法、应用和发光器件

说明书

本发明公开了一种具有更高发光效率的碱金属掺杂磷化铟量子点及其制备方法、应用和发光器件。该碱金属掺杂磷化铟量子点的制备方法包括以下步骤：取醋酸铟、碱金属醋酸盐溶于醋酸和正丁醇的混合溶液中，得到溶液一；取磷源与醋酸和正丁醇的混合溶液混合，得到溶液二；将溶液一和溶液二混合后微波反应得到中间产物；对中间产物提纯，烘干，得到碱金属掺杂磷化铟量子点。本发明通过对InP量子点进行碱金属元素的掺杂，得到具有钙钛矿结构的碱金属掺杂磷化铟基发光材料，该量子点材料具有超高的发光效率，能够满足在发光器件中的使用。

技术领域

本发明涉及量子点技术领域，尤其是涉及一种量子点材料及其制备方法、应用和发光器件。

背景技术

量子点材料可以结合到许多种的光电器件中，其性质例如取决于量子点材料的组成、形状和尺寸，从而在光电器件种具有广阔的应用前景。为了充分利用量子点材料的潜力，其在使用时需要能够满足以下几个标准：窄且对称的发射光谱、高的光致发光(PL)量子产率(QY)、高光学稳定性、生态友好和低成本大规模生产方法。最早对于量子点的研究大多集中在含镉、汞或铅元素的材料上。但其中的毒性和对生态环境造成的污染不容忽视。因此，需要尝试不含上述材料的量子点生产。

基于磷化铟的量子点除了具有纳米材料的特征外，还具有其它一些独特的优良特性：(1)其晶格结构与金刚石结构相仿，属于闪锌矿结构，是一种直接禁带半导体材料，室温下禁带宽度为1.35eV；(2)激子玻尔半径为14nm，从而具有更强的量子限域效应；(3)跃迁几率高，对于大于禁带宽度的光子具有较高的吸收率；(4)具有较高的电子迁移率；(5)较高的热导率、高抗辐射阻抗。这些特性使得InP量子点在光电器件领域有很好的前景。但表面缺陷多和尺寸不均匀等问题导致其应用受到一定的限制。研究人员进一步发现，通过金属离子的掺杂可以使量子点表现出一系列更加优异的特性，例如，Zn²⁺掺杂形成的In(Zn)P合金量子点的吸收和荧光谱蓝移，但其发光效率仍显不足，因此，有必要提供一种具有更高发光效率的量子点材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种具有更高发光效率的量子点材料及其制备方法、应用和发光器件。

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种量子点材料，根据本发明的实施例，该碱金量子点材料具有如下通式：A₃In₂P₃，A选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任一种，即本发明提供一种碱金属掺杂磷化铟量子点材料。

根据本发明的第二个方面，本发明提供该量子点材料的制备方法，根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：

取铟盐、碱金属盐溶于低元醇和酸的混合溶液中，得到溶液一；

取磷源与低元醇和酸的混合溶液混合，得到溶液二；

将溶液一和溶液二混合后微波反应得到中间产物；

洗涤中间产物并烘干，得到碱金属掺杂磷化铟量子点。

其中，磷源是指在反应中提供磷元素的材料，其非限制性实例既可以是选择InP量子点合成中常用的P(TMS)₃，即三(三甲基硅烷基)-膦；也可以选择P[N(CH₃)₂]₃或P[N(CH₃CH₂)₂]₃，即三(二甲胺基)-膦或者三(二乙胺基)-膦作为本发明中所用的磷源。铟盐最好是可溶性铟盐，其在低元醇和酸的混合溶液中具有一定的溶解度，具体可以是盐酸铟、硫酸铟、硝酸铟、醋酸铟等。碱金属盐最好是可溶性碱金属盐，其在低元醇和酸的混合溶液中具有一定的溶液度，具体可以是盐酸盐、硫酸盐、硝酸盐、醋酸盐等。碱金属是指锂、钠、钾、铷、铯中的至少一种。低元醇是指具有不大于4个的取代到碳原子上的-OH基团的直链或直链的脂族C_1-10醇。