CN110144215A - 一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品 - Google Patents

一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品 Download PDF

Info

Publication number
CN110144215A
CN110144215A CN201910355689.2A CN201910355689A CN110144215A CN 110144215 A CN110144215 A CN 110144215A CN 201910355689 A CN201910355689 A CN 201910355689A CN 110144215 A CN110144215 A CN 110144215A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
atomic layer
cavity
layer deposition
nanocrystal surface
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.)
Pending
Application number
CN201910355689.2A
Other languages
English (en)
Inventor
陈蓉
井尧
单斌
曹坤
向勤勇
周彬泽
姜晨晨
耿士才
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.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and 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 Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201910355689.2A priority Critical patent/CN110144215A/zh
Publication of CN110144215A publication Critical patent/CN110144215A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • 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
    • C09K11/66—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing germanium, tin or lead

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明属于纳米晶制备相关技术领域，并公开了一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法，包括：采用热注入法合成纳米晶胶体；采用水解法将纳米晶颗粒均匀嵌入二氧化硅微球上；采用原子层沉积技术，在均匀嵌入有纳米晶颗粒的二氧化硅微球表面上继续沉积金属氧化物薄膜，由此完成整体的表面定向钝化处理过程。本发明还公开了相应的产品。通过本发明，能够有效解决量子点易受水氧侵蚀的问题，具有制备工艺简单，制备成本低等优点。

Description

一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品
技术领域
本发明属于纳米晶制备相关技术领域，更具体地，涉及一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品。
背景技术
纳米晶又称为量子点，是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒。它的粒径一般介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小来控制，具有带隙可调、宽的激发谱和窄的发射谱等效应，在太阳能电池、发光器件、光学生物标记等领域具有广泛的应用前景。
虽然量子点具有优异的发光性能，但其容易受到水、氧、光和热的侵蚀，造成配体脱落和晶格畸变，使其发光性能下降，稳定性较差；另外，量子点巨大的比表面积很容易导致表面产生缺陷位点(低配位原子，悬断键)而大大延长电子-空穴对的复合时间，降低量子点的发光效率。
为解决上述技术问题，现有技术已经提出了化学锚定方法，能够在一定程度取得改善。然而，进一步的研究表明，上述现有技术仍存在以下的缺陷或不足：一方面，配体与量子点表面成键作用力较弱，在集成制造过程中，配体脱落形成的表面悬挂键难以实现完全钝化；另一方面，对量子点的热、水氧稳定性提升效果有限，自发氧化难以精确控制而影响量子点的本征属性。相应地，本领域亟需对此作出进一步的改进，以便符合更高性能及效率的纳米晶处理工艺需求。
发明内容
针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本发明提供了一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品，其中通过对整个处理工艺路线重新进行了设计，先用热注入法合成纳米晶，再用水解法将纳米晶嵌入到二氧化硅球上，最后用原子层沉积方法在纳米晶表面沉积氧化物薄膜，以此方式不仅能够有效解决纳米晶易受水氧侵蚀，致使其丧失发光性能等问题，而且具备便于操控、适应性强、成本低和适于大批量生产等优点。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)纳米晶胶体的制备步骤
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数为12～18:7～10:1～4的比例进行混合，并在惰性气氛下加热到150℃～180℃直至形成完全溶解的前驱体；向该前驱体中立即注入一定比例配置好的硬脂酸铯-十八烯混合溶液，该混合溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为1～3:10～15，反应5s～10s后整体置于冰水混合物中冷却且使得反应停止；接着，将反应产物离心提纯后加入正己烷，形成纳米晶胶体；
(b)嵌入到二氧化硅微球的处理步骤
向步骤(a)形成的纳米晶胶体按照15wt％～20wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌并使得发生水解反应；接着放入到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，将剩余固体充分研磨成粉末状，由此使得纳米晶颗粒均匀嵌入到二氧化硅微球的表面上；
(c)表面氧化物的包覆处理步骤
将步骤(b)获得的粉末状产物采用原子层沉积的方式，在均匀嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒表面上继续沉积纳米厚度或亚微米厚度的金属氧化物薄膜，由此完成整体的纳米晶表面定向钝化处理过程。
作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述油胺、油酸、溴化铅优选按照质量分数12：7：1比例进行混合。
作为进一步优选地，在步骤(a)中，所述硬脂酸铯-十八烯混合溶液的注入比例优选设定为占所述前驱体的5％～10％的体积。
作为进一步优选地，在步骤(c)中，所述原子层沉积的过程优选包括以下子步骤：
(c1)将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至50℃～80℃；
(c2)向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；
(c3)清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；
(c4)向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种前驱体的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；
(c5)清除所述腔体内剩余的第二种前驱体和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应，其中上述两种反应前驱体发生化学反应而形成氧化物薄膜；
(c6)采取以上子步骤(c2)～(c6)的方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
作为进一步优选地，在子步骤(c1)中，放入离心夹持器中的所述粉末状产物的质量优选为0.02克～2.00克，并且其累积高度不超过该离心夹持器半径的1/10，所述腔体抽真空优选至腔体内部压力不大于1Pa。
作为进一步优选地，在子步骤(c2)和(c4)中，所述第一种流化气和第二种流化气的流量优选设定为50～500标准毫升每分钟，所述载气的流量优选为50～100标准毫升每分钟。
作为进一步优选地，在各次离心原子层沉积反应中，所述第一种流化气和第二种流化气与纳米晶的反应时间均优选为0.1s～1.0s，腔体出口压力为100Pa～500Pa。
作为进一步优选地，所述金属氧化物的沉积厚度优选设定为1nm～10nm。
按照本发明的另一方面，还提供了相应的纳米晶表面定向钝化产品。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
1、本发明通过在采用热注入法合成量子点之后，采用水解法将量子点嵌入二氧化硅球上，不仅起到便于存放以开展后续开展表面氧化物的包覆处理的作用，而且测试表明还能有效抑制量子点之间的团聚，起到了部分保护量子点的作用；
2、本发明还针对纳米晶的包覆工艺及制备过程进行了专门研究与设定，通过采用原子层沉积技术在量子点表面包覆一层纳米厚度的金属氧化物，与现有技术相比能够定向钝化表面缺陷，以此保证量子点不受水氧侵蚀。制备工艺简单方便，制备成本低；
3、本发明还对离心原子层沉积技术的关键工艺条件譬如添加量、载气及流化气的流量及通入时间、腔体的出口压力等专门进行研究与设定，实际测试表明可确保制备氧化铝薄膜厚度为1nm～10nm的量子点保护层，相应更为符合纳米晶的定向钝化需求，同时具备便于操控、稳定性好、便于大批量生产等优点。
附图说明
图1是按照本发明所构建的基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法的整体工艺流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是按照本发明所构建的基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法的整体工艺流程示意图。如图1所示，本发明通过对整个工艺过程的处理方式、反应机理及多个关键参数等方面进行研究和改进，相应与现有工艺相比，可充分借助于热注入法和水解法来将纳米晶均匀嵌入到二氧化硅微球上，同时高效可控地将纳米厚度的金属氧化物薄膜包覆到纳米晶表面上，由此不仅定向钝化了表面缺陷，并能确保纳米晶的本征属性
按照本发明的基本构思，该制备方法主要包括下列步骤：
步骤一、是纳米晶胶体的制备步骤。
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数为12～18:7～10:1～4的比例进行混合，并在惰性气氛下加热到150℃～180℃直至形成完全溶解的前驱体；向该前驱体中立即注入一定比例配置好的硬脂酸铯-十八烯混合溶液，该混合溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为1～3:10～15，反应5s～10s后整体置于冰水混合物中冷却且使得反应停止；接着，将反应产物离心提纯后加入正己烷，形成纳米晶胶体。
步骤二、是将纳米晶颗粒嵌入到二氧化硅微球的处理步骤。
向已形成的纳米晶胶体按照15wt％～20wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌并使得发生水解反应；接着放入到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，将剩余固体充分研磨成粉末状，由此使得纳米晶颗粒均匀嵌入到二氧化硅微球的表面上。
更具体而言，譬如可将油胺、油酸、溴化铅放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到170℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
步骤三、是表面氧化物的包覆处理步骤。
在通过以上步骤所形成的粉末状产物采用原子层沉积的方式，在均匀嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒表面上继续沉积纳米厚度或亚微米厚度的金属氧化物薄膜，由此完成整体的纳米晶表面定向钝化处理过程。
更具体而言，所述原子层沉积的过程可以包括以下子步骤：
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至50℃～80℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
下面将通过一些具体实施例，来更为清楚地解释说明本发明。
实施例1
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数12:7:1的比例放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到170℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液(其中溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为1:10，注入比例为占前驱体的10％的体积)，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中按照15wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至50℃～80℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
实施例2
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数15:7.5:2的比例放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到180℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液(其中溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为3:15，注入比例为占前驱体的7％的体积)，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中按照20wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至50℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
实施例3
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数18:10:4的比例放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到180℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液(其中溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为2:12，注入比例为占前驱体的10％的体积)，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中按照25wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至50℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
实施例4
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数18:8:2.5的比例放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到150℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液(其中溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为1:10，注入比例为占前驱体的5.5％的体积)，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中按照18wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至60℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
实施例5
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数12:8:2的比例放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到160℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液(其中溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为2:13，注入比例为占前驱体的10％的体积)，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中按照20wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至60℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
实施例6
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数12:8:2.5的比例放入洗净的四口烧瓶中，抽真空30min，然后通氮气，在氮气氛围下加热到150℃待前驱体完全溶解；此时立刻注入一定比例配制好的硬脂酸铯-十八烯溶液(其中溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为3:15，注入比例为占前驱体的10％的体积)，5s后将烧瓶放入冰水混合物中冷却使反应停止，离心提纯后加入正己烷，形成胶体量子点溶液；接着在胶体量子点溶液中按照15wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌24小时使其充分水解；最后，放到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，充分研磨得到粒径均匀的嵌入量子点的二氧化硅粉末。
将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至60℃；向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种流化气的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；清除所述腔体内剩余的第二种流化气和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应(氧化物薄膜为两种反应前驱体发生化学反应形成)；采取以上方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)纳米晶胶体的制备步骤
将油胺、油酸、溴化铅按照质量份数为12～18:7～10:1～4的比例进行混合，并在惰性气氛下加热到150℃～180℃直至形成完全溶解的前驱体；向该前驱体中立即注入一定比例配置好的硬脂酸铯-十八烯混合溶液，该混合溶液中硬脂酸铯与十八烯的质量比为1～3:10～15，反应5s～10s后整体置于冰水混合物中冷却且使得反应停止；接着，将反应产物离心提纯后加入正己烷，形成纳米晶胶体；
(b)嵌入到二氧化硅微球的处理步骤
向步骤(a)形成的纳米晶胶体按照15wt％～20wt％的掺入比例加入四甲氧基硅烷，充分搅拌并使得发生水解反应；接着放入到真空干燥箱中使有机溶剂挥发掉，将剩余固体充分研磨成粉末状，由此使得纳米晶颗粒均匀嵌入到二氧化硅微球的表面上；
(c)表面氧化物的包覆处理步骤
将步骤(b)获得的粉末状产物采用原子层沉积的方式，在均匀嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒表面上继续沉积纳米厚度或亚微米厚度的金属氧化物薄膜，由此完成整体的纳米晶表面定向钝化处理过程。
2.如权利要求1所述的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述硬脂酸铯-十八烯混合溶液的注入比例优选设定为占所述前驱体的5％～10％的体积。
3.如权利要求1或2所述的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述原子层沉积的过程优选包括以下子步骤：
(c1)将所述粉末状产物放入离心夹持器中，一边控制夹持器旋转一边抽真空，然后加热腔体至50℃～80℃；
(c2)向所述腔体内通入第一种气态前驱体分子三甲基铝，并使其与嵌入在二氧化硅微球表面上的纳米晶颗粒的化学基团发生反应，反应过程中不断通入载气；
(c3)清除所述腔体内剩余的第一种流化气和反应副产物；
(c4)向所述腔体内通入第二种气态前驱体分子水，并使其与上次反应后吸附在所述纳米晶颗粒表面上的第一种前驱体的外露基团发生反应，反应过程中不断通入载气；
(c5)清除所述腔体内剩余的第二种前驱体和反应副产物，完成首次的离心原子层沉积反应，其中上述两种反应前驱体发生化学反应而形成氧化物薄膜；
(c6)采取以上子步骤(c2)～(c6)的方式重复多次离心原子层沉积反应，使得金属氧化物在纳米晶表面上的沉积厚度不断增长，直至完成对纳米晶表面的充分包覆。
4.如权利要求3所述的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，在子步骤(c1)中，放入离心夹持器中的所述粉末状产物的质量优选为0.02克～2.00克，并且其累积高度不超过该离心夹持器半径的1/10，所述腔体抽真空优选至腔体内部压力不大于1Pa。
5.如全要求3或4所述的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，在子步骤(c2)和(c4)中，所述第一种流化气和第二种流化气的流量优选设定为50～500标准毫升每分钟，所述载气的流量优选为50～100标准毫升每分钟。
6.如权利要求3-5任意一项所述的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，在各次离心原子层沉积反应中，所述第一种流化气和第二种流化气与纳米晶的反应时间均优选为0.1s～1.0s，腔体出口压力为100Pa～500Pa。
7.如权利要求1-6任意一项所述的纳米晶表面定向钝化方法，其特征在于，所述金属氧化物的沉积厚度优选设定为1nm～10nm。
8.一种纳米晶表面定向钝化产品，其采用如权利要求1-7任意一项所述的方法而制得。
CN201910355689.2A 2019-04-29 2019-04-29 一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品 Pending CN110144215A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910355689.2A CN110144215A (zh) 2019-04-29 2019-04-29 一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910355689.2A CN110144215A (zh) 2019-04-29 2019-04-29 一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110144215A true CN110144215A (zh) 2019-08-20

Family

ID=67593870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910355689.2A Pending CN110144215A (zh) 2019-04-29 2019-04-29 一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110144215A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110684964A (zh) * 2019-10-22 2020-01-14 华中科技大学 基于等离子体原子层沉积的包覆纳米晶薄膜的方法及产品
CN113956867A (zh) * 2021-10-11 2022-01-21 佛山安亿纳米材料有限公司 一种量子点复合转光材料及制备其的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106498365A (zh) * 2016-11-30 2017-03-15 华中科技大学 一种氧化锆包覆铝粉实现铝粉钝化的方法
CN107075356A (zh) * 2014-09-17 2017-08-18 皇家飞利浦有限公司 具有混合涂层的磷光体及制造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107075356A (zh) * 2014-09-17 2017-08-18 皇家飞利浦有限公司 具有混合涂层的磷光体及制造方法
CN106498365A (zh) * 2016-11-30 2017-03-15 华中科技大学 一种氧化锆包覆铝粉实现铝粉钝化的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QINYONG XIANG等: "Bottom up Stabilization of CsPbBr3 Quantum Dots-Silica Sphere with Selective Surface Passivation via Atomic Layer Deposition", 《CHEM.MATER.》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110684964A (zh) * 2019-10-22 2020-01-14 华中科技大学 基于等离子体原子层沉积的包覆纳米晶薄膜的方法及产品
CN110684964B (zh) * 2019-10-22 2021-01-19 华中科技大学 基于等离子体原子层沉积的包覆纳米晶薄膜的方法及产品
CN113956867A (zh) * 2021-10-11 2022-01-21 佛山安亿纳米材料有限公司 一种量子点复合转光材料及制备其的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Postsynthetic surface trap removal of CsPbX3 (X= Cl, Br, or I) quantum dots via a ZnX2/hexane solution toward an enhanced luminescence quantum yield
Fukata et al. Functionalization of Silicon Nanostructures for Energy‐Related Applications
CN102522454A (zh) 一种CdSe纳米晶半导体薄膜的制备方法
Liu et al. Near-infrared lead chalcogenide quantum dots: Synthesis and applications in light emitting diodes
CN110144215A (zh) 一种基于原子层沉积的纳米晶表面定向钝化方法及产品
CN110205110B (zh) 孔道限域-壳层隔绝双重保护钙钛矿纳米粒子的制备方法
CN103289683A (zh) 一种SiO2包覆的CdS量子点纳米复合薄膜的制备方法
Sharma et al. Highly stabilized monodispersed citric acid capped $\hbox {ZnO: Cu}^{2+} $ nanoparticles: synthesis and characterization for their applications in white light generation from UV LEDs
CN113372903A (zh) 一种核壳结构的钙钛矿纳米复合材料的制备方法
JP7096315B2 (ja) 高純度顆粒α相炭化珪素粉末の製造方法
Shen et al. Enhanced surface passivation of GaAs nanostructures via an optimized SiO2 sol-gel shell growth
Hu et al. Organosilicon‐Based Carbon Dots and Their Versatile Applications
Liu et al. Highly luminescent hybrid SiO2‐coated CdTe quantum dots: synthesis and properties
CN110684964B (zh) 基于等离子体原子层沉积的包覆纳米晶薄膜的方法及产品
CN112226229B (zh) 掺杂复合结构硅量子点及其制备方法和应用
CN112608731B (zh) 复合结构硅量子点及其制备方法和应用
Duan et al. Highly luminescent and quantum-yielding CdSe/ZnS core/shell quantum dots synthesized by a kinetically controlled succession route in 18DMA
CN110616068A (zh) 粒子及其制备方法
CN109880624A (zh) 超小型PbSe量子点的制备方法
CN113929128A (zh) CuO@SiO2纳米复合材料的制备方法
US20200303584A1 (en) Method for Producing a Nitrogen-Free Layer Comprising Silicon Carbide
CN111019637A (zh) 核壳结构纳米晶的制备方法
CN111019628A (zh) 核壳结构纳米晶的制备方法
CN111019631A (zh) 核壳结构纳米晶的制备方法
CN115029134B (zh) 一种基于氯化铝辅助制备高效Mn掺CsPbCl3纳米晶的方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190820

RJ01 Rejection of invention patent application after publication