[发明专利]合成半导体发光纳米棒的方法以及流动反应器

说明书

本发明公开了一种合成纤锌矿型CdSe晶种的方法，包括：制备含有有机膦酸镉和硒前体的单一反应混合物，该混合物在室温下为均相液体；泵送所述反应混合物通过流动反应器的热区，以合成具有可控制的发射波长，尺寸分布小，发射带半峰全宽窄的纤锌矿型CdSe晶种。该方法提供了高质量的CdSe种子，该种子进一步被用于制备具有非常好的可重现PL特性的量子棒，包括高的光致发光量子产率和在500‑650nm光谱范围内的窄发射带宽。本发明提供一种合成半导体发光纳米棒CdSe/Cd_xZn_(1‑x)Se_yS_(1‑y)的流动反应器。

技术领域

本申请涉及一种半导体发光纳米棒CdSe/Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)的方法以及流动反应器，属于量子棒的合成和反应 装置领域。

背景技术

现有技术1，Hongwei Yang,Weiling Luan,Shan-tung Tu,Zhiming M Wang；Crystal Growth and Design 2009,9,1569.这项工作描述了使用两种独立制备的前体溶液在流动中合成发光的CdSe纳米晶体的方法，将其泵 入对流混合器中，然后进入蛇形微通道的热区，浸入预热和热稳定的油中。所描述的方法的能力(流速)是有限 的，因为使用大长度的微通道进行操作需要微流量(10ml/h)。此外，为制备发射绿色光的量子点，需要对反应 混合物进行高稀释(约10倍)，从而大大降低了该方法的生产率。此外，考虑到合成高结晶纤锌矿CdSe种子所需 的高温(320-380℃)，在热区中使用预热油浴也不安全，建议的PTFE毛细管的使用也是不可能的在这个温度下。

现有技术2，Tobias Jochum,Daniel Ness,Marieke Dieckmann,Katja Werner,Jan Niehaus,Horst Weller；Mater.Res.Soc.Symp.Proc.2014,1635,97。作者介绍了生产纤锌矿型CdSe纳米晶体的合成路线， 用于进一步的壳生长反应(例如CdSe/CdS杆中点状纳米异质结构)。连续流反应器装置由单独的成核室和生长炉 组成。作者指出，可以将这两个组件加热到350℃以上的温度，以确保WZ晶体结构，但是，仅以非常笼统的方式 介绍了流动反应器的设计和实验步骤，并没有提供任何具体的细节。热区设计，这是合成具有低尺寸分布和良好 PL性能的高结晶性纤锌矿CdSe种子的关键。

CdSe/CdS核壳量子棒(QRs)是具有细长形状的半导体纳米粒子，具有优于量子点(QDs)的其他优势，即： 线性极化发射，薄膜中的PL猝灭较低和较高的热稳定性。特别是，薄膜中平行排列的QRs用作增强薄膜(EF)，用 于液晶显示器(LCD)的显示器背光应用，并且是竞争性替代材料，可替代当前技术水平下使用的量子点增强薄膜 (QDEF)。由于极化发射，主要与核壳CdSe/CdS纳米棒有关的QRs可以增加LCD的色域并显着提高其整体光学效 率。QR的这些优点也非常需要将LED用作片上光转换器或利用电致发光效应。

对于显示应用，em＝620-630nm和em＝520-525nm的QRs是红色和绿色所必需的。为了提供颜色纯度并扩大 颜色三角形，QR的发射带宽度(FWHM)不应超过35nm，最好不超过25-30nm。

目前，通过两步过程获得核-壳QR，其中第一步是合成CdSe种子，并进一步用作核，第二步是生长覆盖CdSe核 的棒状CdS壳。