CN108395892B - 一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法 - Google Patents

一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108395892B
CN108395892B CN201810441023.4A CN201810441023A CN108395892B CN 108395892 B CN108395892 B CN 108395892B CN 201810441023 A CN201810441023 A CN 201810441023A CN 108395892 B CN108395892 B CN 108395892B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum
solution
barrier
quantum barrier
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810441023.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108395892A (zh
Inventor
毕文刚
徐庶
谢杨杨
邢玮烁
张新素
张紫辉
张勇辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei University of Technology
Original Assignee
Hebei University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei University of Technology filed Critical Hebei University of Technology
Priority to CN201810441023.4A priority Critical patent/CN108395892B/zh
Publication of CN108395892A publication Critical patent/CN108395892A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108395892B publication Critical patent/CN108395892B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明为一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法。该材料由以量子垒为中心的对称超晶格结构组成，内部垒阱位置为：中心为中心量子垒，两侧均从内到外依次为：第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒；所述的N为自然数＝2～10；量子垒的禁带宽度范围为2.7～4.2eV，且中心量子垒和边量子垒的禁带宽度不小于其他量子垒，禁带宽度差在0～1.5eV；邻近量子阱的禁带宽度差在0.1～2eV。本发明克服了传统量子点单色发光在白光LED封装上用量配比繁琐的缺点，同时克服了现有硅酸盐体系全色单一白光荧光粉所具有的红光缺失、激发光吸收率低的缺点。

Description

一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米荧光材料领域，具体为一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法。
背景技术
目前白光发光二极管(LED)大多采用LED蓝光或近紫外光芯片激发复合荧光粉的方式得到白光光谱。其中复合荧光粉由两种或两种以上的红、黄、绿、青单色荧光粉混合得到。复合荧光粉在被LED激发时，会发生单色荧光粉间再吸收和发射过程(如红粉会吸收绿粉发射的绿光)，造成白光LED封装时复合荧光粉配比难以控制。
现有的全色单一白光荧光粉主要以Sr2MgSiO5:Eu2+、Sr2MgSiO5:(Eu2+,Mn2+)、Ca2SiO3Cl2:Eu2+等硅酸盐体系为主。虽然此类白色荧光粉解决了复合荧光的配比问题，但是对于450nm左右蓝光(主流激发光源)的吸收效率较低；同时在红光波段的发光光谱缺失严重，导致人眼有效识别区域红光光谱缺失严重，造成流明损失，降低了白光LED的整体效率；而且存在生产工艺成本高等问题。量子点纳米荧光材料，由于具有对激发光的高吸收效率、窄发射光谱以及低成本溶液制备等特点成为传统荧光粉的有利替代者。但是常规量子点均为单色发光材料，依然存在最初的混合配比问题。
发明内容
本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法。该材料通过在一个量子点中设计不同的发光结构，形成以量子垒为中心的对称超晶格结构，即“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒”，不同发光量子阱具有不同的阱宽或不同的材料，从而实现单一量子点的多重发光，克服了传统量子点单色发光在白光LED封装上用量配比繁琐的缺点，同时克服了现有硅酸盐体系全色单一白光荧光粉所具有的红光缺失、激发光吸收率低的缺点。
该制备方法通过在同种溶剂环境下，采用常见纳米晶体合成原料进行纳米晶体周期原位生长，即以一定配比的载体溶剂和活性剂形成同种溶剂环境，以宽禁带纳米晶核材料为起始生长结构，窄禁带和宽禁带纳米晶体材料依次进行原位生长，制备出具备多重发光的单一量子点；通过控制纳米晶体的尺寸或材料元素组合来控制纳米晶体材料的禁带宽度，形成宽窄禁带交替的类超晶格多层结构；克服了现有硅酸盐体系全色单一白光荧光粉原料成本高、合成控制复杂的缺点。
本发明的技术方案是，
一种具备多重发光的单一量子点材料，由以量子垒为中心的对称超晶格结构组成，内部垒阱位置为：中心为中心量子垒，两侧均从内到外依次为：第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒；所述的N为自然数＝2～10，优选为2～4；
其中，量子垒的禁带宽度范围为2.7～4.2eV，且中心量子垒和边量子垒的禁带宽度不小于其他量子垒，禁带宽度差在0～1.5eV；量子阱由中心向边缘禁带依次变宽，最邻近量子阱的禁带宽度差在0.1～2eV。
所述的单个量子垒的组成材料为CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaP、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、CdZnS、CdZnSeS或CdZnSTe；其中，三元或四元材料的元素摩尔比例为“金属元素：非金属元素”＝1:1；
所述的单个量子阱的组成材料为CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、CdZnSeTe、PbS、PbSeS、GaP、GaAs、InP、CuInS2、CuInSe2或CuInSSe，其中，三元或四元材料的元素摩尔比例为“金属元素：非金属元素”＝1:1。
所述的具备多重发光的单一量子点材料的制备方法，包括如下步骤：
1)第一步，制备“中心量子垒”溶液
将溶液A、油胺和十八烯加入到三颈瓶中，15～60度下搅拌，抽真空5～20分钟，通入氮气，保持搅拌和氮气气氛，得到混合溶液F；其中体积比溶液A:油胺:十八烯＝(0.5～2):3:3，搅拌转速为每分钟200～500转，氮气气体流量为每分钟1～5L；
其中，A溶液的溶剂为十八胺，其浓度为20～50mmol/L；其中，所述的物质A具体为CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaP、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、CdZnS、CdZnSeS或CdZnSTe量子点晶核，作为量子点晶核前体溶液；
2)第二步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱”结构
保持上述步骤中的搅拌条件和氮气气氛，在2～6分钟内升温至130～200度，以每小时1～5mL的速度向溶液F中同时加入含有等摩尔量溶质的B和C溶液，每隔5～20分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到所需发射峰(范围为605～680nm)后，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，得到溶液G；
其中，所述的B溶液的溶剂为三正辛基膦，其浓度为0.05～0.2mol/L；其中，所述的物质B为饱和或非饱和脂肪酸镉(如硬脂酸镉、月桂酸镉、肉豆蔻酸镉、油酸镉)、饱和或非饱和脂肪酸锌(如硬脂酸锌、月桂酸锌、十一烯酸锌、油酸锌)、二乙基二硫代氨基甲酸镉、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二甲基锌、二乙基锌、三甲基铟、溴化铅、氯化铅、碘化铅或氯化亚铜，作为发光量子阱结构制备前体；
所述的C溶液得溶剂是三正辛基膦，其浓度为0.05～0.2mol/L；其中，所述的物质C为Se粉、S粉、Te粉、巯基乙醇或有机膦(如三甲基膦)，作为发光量子阱结构制备前体；
3)第三步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒”结构
保持上述步骤中的搅拌条件和氮气气氛，在2～6分钟内升温至130～200度，以每小时1～5mL的速度向溶液G中同时加入D和E溶液中一种或两种，每隔5～20分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到所需发射峰(范围为620～700nm)后，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，得到溶液H；
其中，所述D和E溶液的溶剂是十八烯、油胺和三正辛基膦组成的混合溶剂，其浓度为0.05～0.4mol/L；其中十八烯、油胺和三正辛基膦的体积比1:1:(0.1～0.5)，其他分别同溶液B和C；
4)第四步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量
子垒”结构
依次重复步骤二和三各一次，其中重复步骤二，达到所需发射峰范围为480～580nm；重复步骤三，达到所需发射峰范围为500～600nm，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，得到溶液I，此时达到的“发光量子阱”和间隔“量子垒”数均为N＝2；
5)第五步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/边量子垒”结构
重复步骤三，达到所需发射峰范围为(510-5N)～(620-5N)nm，停止注射，继续加热5～15分钟，冷却溶液至室温，并交替采用乙醇(或甲醇)和甲苯(或二甲苯)对其进行离心清洗2～5次；最终得到该具备多重发光的单一量子点材料。
所述的具备多重发光的单一量子点材料的制备方法，其特征为第四步和第五步之间，还包括如下步骤：
制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒”结构
依次重复步骤二和三各(N-2)次，其中重复步骤二，达到所需发射峰范围依次为(490-5N)～(590-5N)nm；重复步骤三，达到所需发射峰范围依次为(510-5N)～(610-5N)nm，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，此时得到溶液达到的“发光量子阱”和间隔“量子垒”数均为N(大于2)；
本发明的有益效果为：
本发明通过在一个量子点中设计不同的发光结构，并以纳米晶体周期原位生长的方法制备实现，获得的量子点材料由传统的单色光提升到了多重发光；在常用蓝光LED的激发下采用单种该材料即可产生的白光，且当白光CCT为5700时，CRI可以达到85以上，优于现有常规的LED白光灯(CRI通常在70～80)，避免了单色材料的混合配比工艺；该材料有效规避了硅酸盐体系单一白光荧光粉材料存在的激发光吸收效率低、红光波段流明损失等问题，可使白光LED的流明效率提升10％～20％；该材料发光位置和相对强度可调，可以根据需求定制光谱。
附图说明
图1：实施例1所制备本发明材料的结构(图左)和能带(图右)；
图2：实施例1所制备本发明材料的发射光谱；
图3：实施例1所制备过程中不同制备阶段材料对应的发射峰值变化；
图4：实施例1所制备本发明材料各阶段结构的TEM晶格透射图和尺寸举例；其中，图4a为ZnSe“中心量子垒”晶格透射图，图4b为ZnSe/CdSe“中心量子垒/第一发光量子阱”晶格透射图，图4c为ZnSe/CdSe/CdS“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒”晶格透射图，图4d为ZnSe/CdSe/CdS/CdSe“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱”晶格透射图，图4e为ZnSe/CdSe/CdS/CdSe/CdS“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒”晶格透射图，图4f为ZnSe/CdSe/CdS/CdSe/CdS/ZnS“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/边量子垒”晶格透射图；
图5：实施例1所制备本发明材料各阶段结构元素种类及含量的EDX能谱测试举例；其中，图5a为ZnSe/CdSe/CdS“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒”结构元素能谱测试图，图5b为ZnSe/CdSe/CdS/CdSe/CdS/ZnS“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/边量子垒”结构元素能谱测试图；
图6：实施例1所制备本发明材料封装在蓝光LED中的发射光谱图；
图7：实施例2所制备本发明材料的结构(图左)和能带(图右)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明涉及的量子点晶核均为公知材料，可以市售或制备而得。所涉及量子点晶核包括CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaP、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、CdZnS、CdZnSeS或CdZnSTe晶核；其中，三元或四元晶核元素比例为“金属元素：非金属元素”＝1:1，同类元素无比例限制；各种量子点晶核的禁带宽度须不小于2.7eV；其中，实施例1～4使用的量子点晶核(分别为ZnSe、CdS、ZnS、GaP量子点晶核)均为根据文献报道所制备。
实施例1：ZnSe/CdSe/CdS/CdSe/CdS/ZnS结构的多重发光单一量子点荧光材料
第一步，反应前体溶剂制备：
配置十八烯为溶剂的ZnSe量子点晶核(禁带宽度为3eV)溶液，其浓度为40mmol/L，作为溶液A；
配置三正辛基膦为溶剂的硬脂酸镉(Cd(St)2)溶液，其浓度为0.1mol/L，作为溶液B；
配置三正辛基膦为溶剂的Se粉溶液，其浓度为0.1mol/L，作为溶液C；
配置十八烯、油胺和三正辛基膦为混合溶剂的二乙基二硫代氨基甲酸镉(Cd(DDTC)2)溶液，其浓度为0.2mol/L；其中十八烯、油胺和三正辛基膦的体积比1:1:0.2，作为溶液D；
配置十八烯、油胺和三正辛基膦为混合溶剂的二乙基二硫代氨基甲酸锌(Zn(DDTC)2)溶液，其浓度为0.2mol/L；其中十八烯、油胺和三正辛基膦的体积比1:1:0.2，作为溶液E；
第二步，ZnSe/CdSe的制备：
将溶液A、油胺和十八烯加入到三颈瓶中，50度下搅拌，抽真空15分钟，通入氮气，保持搅拌和氮气气氛，得到混合溶液F；其中体积比溶液A:油胺:十八烯＝1:3:3，搅拌转速为每分钟350转，氮气气体流量为每分钟1.5L；在4分钟内升温至180度，以每小时2mL的速度向溶液F中同时加入B和C溶液，每隔10分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到发射峰625nm，停止注射，继续加热10分钟，然后降温至80度，得到溶液G；
第三步，ZnSe/CdSe/CdS的制备：
保持上述中的搅拌条件和氮气气氛，在4分钟内升温至140度，以每小时2mL的速度向溶液G中加入D溶液，每隔5分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到所需发射峰635nm，停止注射，继续加热10分钟，然后降温至80度，得到溶液H；
第四步，ZnSe/CdSe/CdS/CdSe/CdS的制备：
依次重复步骤(7)和(8)各一次，其中重复步骤(7)达到所需发射波长范围为545nm，重复步骤(8)达到所需发射波长范围为550nm，得到溶液I；
第五步，ZnSe/CdSe/CdS/CdSe/CdS/ZnS的制备：
在4分钟内升温至140度，以每小时2mL的速度向溶液I中加入E溶液，每隔5分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到所需发射峰550nm，停止注射，冷却溶液至室温，并交替采用乙醇(或甲醇)和甲苯(或二甲苯)对其进行离心清洗3次，最终得到该材料。
实施例1获得的本发明材料，其结构如图1所示，为“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/边量子垒”结构，其中，1为ZnSe“中心量子垒”；2为CdSe“第一发光量子阱”；3为CdS“第一量子垒”；4为CdSe“第二发光量子阱”；5为CdS“第二量子垒”；6为ZnS“边垒”；两量子阱采取同种材料，但由于生长尺寸(此处为晶层宽度)不同，会产生不同的禁带宽度(量子尺寸效应)，从而发射两种不同峰值波长的光，如图2所示。通过测试在制备过程中不同阶段的材料发射峰(如图3所示)可知，在测试范围内，起始无发射峰(ZnSe)，而后出现第一发射峰(图中虚线)，由此可推知形成“中心量子垒/第一发光量子阱”结构；由第一发射峰发生大幅度红移(从596到623nm)可以推测材料进一步形成“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒”(不同材料的晶体接触生长会产生应力，导致材料的禁带宽度变化，造成明显的发射峰红移)；然后从同时产生两个发射峰，可推测材料形成“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱”结构；由前述理论依据第二发射峰(图中实线)发生大幅度红移(从519到547nm)可推测形成结构“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒”；最后由于第二发射峰发生小幅度红移，可以推测有新的材料层与“第二量子垒”接触，即产生“边量子垒”，最终形成如图1的结构(图2，3光谱采用OceanOptics测试系统测试，激发光源为440nm蓝光激光)。结合实施例1各个阶段采用透射电子显微镜(FEITecnaiG2SpiritTWIN)所得材料的TEM晶格透射图(如图4所示)，可以看到明显的晶格结构，同时材料整体的粒径尺寸在增加；同时结合每一阶段结构的EDX(能量弥散X射线探测器)元素能谱测试(可测量元素种类和结构，采用FEI NovaNanoSEM 450扫面电子显微镜测试，举例如图5)，
Figure BDA0001655946190000061
我们得到材料各个阶段的元素含量和材料尺寸(如上表所示)。由表中在误差范围内可测得，每一阶段都会有对应的元素增加，同时对应的材料粒径也会增加，由此可以证明对应的每层结构和构成元素；同时结合图3中产生两种发射光的阶段可以证明结构中对应的“垒”和“阱”类别。中心量子垒、中间量子垒和边量子垒分别采用三种不同的材料构成。经TEM测试可得，此种材料呈现类椭球形状，直径约为7nm。将单种该材料封装于蓝光LED中可得到CCT(色温)为5477的白光Ra(显色指数)为88(如图6所示，由远方光度计测得)，优于现有常用LED灯管白光(实测CCT：5483，Ra为77)，有效弥补现有LED灯管的红光缺失。
实施例2：CdS/CdSe/ZnSe/CdZnSe/ZnS结构的多重发光单一量子点荧光材料
第一步，反应前体溶剂制备：
溶液A溶质为CdS量子点晶核(禁带宽度为3.3eV)，其他同实施例1；溶液B、C、E同实施例1；溶液D溶质为硬脂酸锌(Zn(St)2)，其他同实施例1；
配置三正辛基膦为溶剂的硬脂酸镉(Cd(St)2)和硬脂酸锌(Zn(St)2)混合为溶质的溶液，其浓度为0.1mol/L，Cd(St)2与Zn(St)2摩尔量比为1:1，作为溶液X；
第二步，CdS/CdSe的制备：
同实施例1，得到溶液G；
第三步，CdS/CdSe/ZnSe的制备：
向溶液G中同时加入C和D溶液，其他同实施例1，得到溶液H；
第四步，CdS/CdSe/ZnSe/CdZnSe的制备：
保持上述中的搅拌条件和氮气气氛，在4分钟内升温至180度，以每小时2mL的速度向溶液H中同时加入X和C溶液，每隔10分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到发射峰580nm，停止注射，继续加热10分钟，然后降温至80度，得到溶液I；
第五步，CdS/CdSe/ZnSe/CdZnSe/ZnS的制备：
同实施例1，最终得到该材料。
实施例2获得的本发明材料，其结构如图7所示，为“中心量子垒/1发光量子阱/1量子垒/2发光量子阱/边量子垒”结构，其中，1为CdS“中心量子垒”；2为CdSe“第一发光量子阱”；3为ZnSe“第一量子垒”；4为CdZnSe“第二发光量子阱”；5为ZnS“第二量子垒”；其中两量子阱采取禁带宽度不同的两种材料，从而发射两种不同峰值波长的光；中心量子垒、中间量子垒和边量子垒分别采用三种不同的材料构成。
实施例3：ZnS/CuInSe2/ZnSe/CuInS2/ZnS结构的多重发光单一量子点荧光材料
第一步，反应前体溶剂制备：
溶液A溶质为ZnS量子点晶核(禁带宽度为4.1eV)，其他同实施例1；
溶液B溶质为氯化亚铜和三甲基铟混合物(摩尔量之比为1:1)，其他同实施例1；
溶液C同实施例1；溶液D溶质为月桂酸锌，其他同实施例1；溶液E同实施例1；
配置三正辛基膦为溶剂的S粉溶液，其浓度为0.1mol/L，作为溶液X；
第二步，ZnS/CuInSe2的制备：
同实施例1，得到溶液G；
第三步，ZnS/CuInSe2/ZnSe的制备：
向溶液G中同时加入C和D溶液，其他同实施例1，得到溶液H；
第四步，ZnS/CuInSe2/ZnSe/CuInS2的制备：
保持上述中的搅拌条件和氮气气氛，在4分钟内升温至180度，以每小时2mL的速度向溶液H中同时加入B和X溶液，每隔10分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到发射峰540nm，停止注射，继续加热10分钟，然后降温至80度，得到溶液I；
第五步，CdS/CdSe/ZnSe/CdZnSe/ZnS的制备：
同实施例1，最终得到该材料。
实施例4：GaP/InP/ZnSe/InP/ZnS结构的多重发光单一量子点荧光材料
第一步，反应前体溶剂制备：
溶液A溶质为GaP量子点晶核(禁带宽度为3.2eV)，其他同实施例1；
溶液B溶质为三甲基铟，其他同实施例1；溶液C溶质为三甲基膦，其他同实施例1；
溶液D溶质为月桂酸锌，其他同实施例1；溶液E同实施例1；
配置三正辛基膦为溶剂的Se粉溶液，其浓度为0.1mol/L，作为溶液X；
第二步，GaP/InP的制备：
同实施例1，得到溶液G；
第三步，GaP/InP/ZnSe的制备：
向溶液G中同时加入X和D溶液，其他同实施例1，得到溶液H；
第四步，GaP/InP/ZnSe/InP的制备：
保持上述中的搅拌条件和氮气气氛，在4分钟内升温至180度，以每小时2mL的速度向溶液H中同时加入B和C溶液，每隔10分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到发射峰540nm，停止注射，继续加热10分钟，然后降温至80度，得到溶液I；
第五步，GaP/InP/ZnSe/InP/ZnS的制备：
同实施例1，最终得到该材料。
通过以上实施例可以表明，该发明材料具备“中心量子垒/1发光量子阱/1量子垒/2发光量子阱/2量子垒/…/边量子垒”结构，对每一层的材料和尺寸可以根据需求灵活调控，而且制备方法具有模板特征，因此使制备过程更易控制；同时该发明材料结合常规LED蓝光所产生的白光显色指数(Ra)可达88，同种色温(CCT)范围下，优于当下主流照明LED白光灯管；同时有效弥补了主流白光LED灯管在红光区的流明损失，减轻了荧光材料封装时的混合配比工艺，从而提高了此类白光LED的效率，降低了生产成本。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (5)

1.一种具备多重发光的单一量子点材料，其特征为该材料由以量子垒为中心的对称超晶格结构组成，内部垒阱位置为：中心为中心量子垒，两侧均从内到外依次为：第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒/边量子垒；所述的N为自然数=2～10；
其中，量子垒的禁带宽度范围为2.7～4.2eV，且中心量子垒和边量子垒的禁带宽度不小于其他量子垒，禁带宽度差在0～1.5eV；量子阱由中心向边缘禁带依次变宽，最邻近量子阱的禁带宽度差在0.1～2eV；
所述的N为2～4；
所述的单个量子垒的组成材料为CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaP、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、CdZnS、CdZnSeS或CdZnSTe；
所述的单个量子阱的组成材料为CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、CdZnSeTe、PbS、PbSeS、GaP、GaAs、InP、CuInS2、CuInSe2或CuInSSe；
所述的具备多重发光的单一量子点材料的制备方法，包括如下步骤：
1）第一步，制备“中心量子垒”溶液
将溶液A、油胺和十八烯加入到三颈瓶中，15～60度下搅拌，抽真空5～20分钟，通入氮气，保持搅拌和氮气气氛，得到混合溶液F；其中体积比溶液A:油胺:十八烯=(0.5～2):3:3，搅拌转速为每分钟200～500转，氮气气体流量为每分钟1～5L；
其中，A溶液的浓度为20～50mmol/L，其溶剂为十八胺；其中，所述的物质A具体为CdS、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaP、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、CdZnS、CdZnSeS或CdZnSTe量子点；
2）第二步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱”结构
保持上述步骤中的搅拌条件和氮气气氛，在2～6分钟内升温至130～200度，以每小时1～5mL的速度向溶液F中同时加入含有等摩尔量溶质的B和C溶液，每隔5～20分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到605～680nm的发射峰后，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，得到溶液G；
其中，所述的B溶液的浓度为0.05～0.2mol/L，其溶剂为三正辛基膦；其中，所述的物质B为饱和脂肪酸镉、非饱和脂肪酸镉、饱和脂肪酸锌、非饱和脂肪酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸镉、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二甲基锌、二乙基锌、三甲基铟、溴化铅、氯化铅、碘化铅或氯化亚铜；
所述的C溶液的浓度为0.05～0.2mol/L，其溶剂是三正辛基膦；其中，所述的物质C为Se粉、S粉、Te粉、巯基乙醇或有机膦；
3）第三步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒”结构
保持上述步骤中的搅拌条件和氮气气氛，在2～6分钟内升温至130～200度，以每小时1～5mL的速度向溶液G中同时加入D和E溶液中一种或两种，每隔5～20分钟对反应溶液取样并进行激发光谱测试，达到范围为620～700nm的发射峰后，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，得到溶液H；
其中，所述D和E溶液的浓度为0.05～0.4mol/L，其溶剂是十八烯、油胺和三正辛基膦组成的混合溶剂；其中十八烯、油胺和三正辛基膦的体积比1:1:(0.1～0.5)，所述的物质D为饱和脂肪酸镉、非饱和脂肪酸镉、饱和脂肪酸锌、非饱和脂肪酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸镉、二乙基二硫代氨基甲酸锌、二甲基锌、二乙基锌、三甲基铟、溴化铅、氯化铅、碘化铅或氯化亚铜，所述的物质E为Se粉、S粉、Te粉、巯基乙醇或有机膦；
4）第四步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒”结构
依次重复“第二步-第三步”各一次，其中重复第二步，达到所需发射峰范围为480～580nm；重复第三步，达到所需发射峰范围为500～600nm，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，得到溶液I，此时达到的“发光量子阱”和间隔“量子垒”数均为N=2；
5）第五步，制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/边量子垒”结构
重复步骤三，达到所需发射峰范围为（510-5N）～（620-5N）nm，停止注射，继续加热5～15分钟，冷却溶液至室温，并交替采用醇和苯类物质对其进行离心清洗2～5次；最终得到该具备多重发光的单一量子点材料。
2.如权利要求1所述的具备多重发光的单一量子点材料，其特征为制备方法中，第四步和第五步之间，还包括如下步骤：
制备“中心量子垒/第一发光量子阱/第一量子垒/第二发光量子阱/第二量子垒/…/第N发光量子阱/第N量子垒”结构
依次重复“第二步-第三步”各N-2次，其中重复步骤二，达到所需发射峰范围依次为(490-5N)～（590-5N）nm；重复步骤三，达到所需发射峰范围依次为 (510-5N) ～（610-5N）nm，停止注射，继续加热5～15分钟，然后降温至80度，此时得到溶液达到的“发光量子阱”和间隔“量子垒”数均为N，N大于2。
3.如权利要求1所述的具备多重发光的单一量子点材料，其特征为制备方法中，所述的饱和脂肪酸镉或非饱和脂肪酸镉为硬脂酸镉、月桂酸镉、肉豆蔻酸镉或油酸镉；所述的饱和脂肪酸锌或非饱和脂肪酸锌为硬脂酸锌、月桂酸锌、十一烯酸锌或油酸锌。
4.如权利要求1所述的具备多重发光的单一量子点材料，其特征为制备方法中，所述的有机膦为三甲基膦。
5.如权利要求1所述的具备多重发光的单一量子点材料，其特征为制备方法中，所述的醇为乙醇或甲醇；所述的苯类物质为甲苯或二甲苯。
CN201810441023.4A 2018-05-10 2018-05-10 一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN108395892B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810441023.4A CN108395892B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810441023.4A CN108395892B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108395892A CN108395892A (zh) 2018-08-14
CN108395892B true CN108395892B (zh) 2020-11-03

Family

ID=63101700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810441023.4A Expired - Fee Related CN108395892B (zh) 2018-05-10 2018-05-10 一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108395892B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3819354B1 (en) 2019-11-08 2023-08-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Inznp/znse/zns quantum dots and composite and display device including the same
KR102684641B1 (ko) 2020-04-20 2024-07-12 삼성디스플레이 주식회사 비카드뮴 양자점, 이를 포함하는 양자점-폴리머 복합체, 및 이를 포함하는 전자 소자
CN113969164B (zh) * 2020-07-23 2024-02-09 纳晶科技股份有限公司 纳米晶的制备方法、纳米晶及含其的光学膜、发光器件
CN115725297B (zh) * 2022-12-10 2023-09-08 福州大学 一种纳米板异质结构的CdS-CdTe-CdS量子阱材料及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078019A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 武汉迪源光电科技有限公司 一种发光二极管外延结构
CN103474536A (zh) * 2013-09-04 2013-12-25 中国科学院半导体研究所 氮化镓基宽光谱发光二极管及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103078019A (zh) * 2011-10-25 2013-05-01 武汉迪源光电科技有限公司 一种发光二极管外延结构
CN103474536A (zh) * 2013-09-04 2013-12-25 中国科学院半导体研究所 氮化镓基宽光谱发光二极管及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dual Emissive Cu:InP/ZnS/InP/ZnS Nanocrystals: Single-Source "Greener" Emitters with Flexibly Tunable Emission from Visible to Near-Infrared and Their Application in White Light-Emitting Diodes;Zhuolei Zhang et al.;《Chemistry of Materials》;20151231;第27卷;第1405-1411页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108395892A (zh) 2018-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10090443B2 (en) Light source with quantum dots
US10158052B2 (en) LED based device with wide color gamut
CN108395892B (zh) 一种具备多重发光的单一量子点材料及其制备方法
KR100783251B1 (ko) 양자점을 이용한 다층 구조 백색 발광 다이오드 및 그의제조방법
JP6971972B2 (ja) 光変換材料
US9412905B2 (en) White light emitting device
US9508892B2 (en) Group I-III-VI material nano-crystalline core and group I-III-VI material nano-crystalline shell pairing
CN101346827B (zh) Ⅲ族氮化物白光发光二极管
US9187692B2 (en) Nano-crystalline core and nano-crystalline shell pairing having group I-III-VI material nano-crystalline core
KR101665550B1 (ko) I-ⅲ-vi계 백색 발광 양자점 및 그 제조 방법
JP2013033916A (ja) 発光装置及びその製造方法
KR20130080333A (ko) ＩｎＰ／ＧａＰ／ＺｎＳ 양자점과 이를 이용한 백색 ＬＥＤ
CN112824478A (zh) 核壳量子点、其制备方法、及含其的光电器件和量子点组合物
RU2392695C1 (ru) Светодиод белого свечения на основе нитрида элементов iii группы
KR102403500B1 (ko) 양자점이 도포된 하이브리드 형광체를 갖는 led 조명장치
Choi Synthesis and characterization of GaP quantum dots and their application as color converters in LEDs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201103

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee