CN112111277A - 单光子源和qled - Google Patents

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彭笑刚
濮超丹
金一政
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Zhejiang University ZJU
Najing Technology Corp Ltd
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Abstract

本申请提供了一种单光子源和QLED。该单光子源和QLED均包括量子点，量子点包括量子点本体和设置在量子点本体外表面的配体，配体包括电化学惰性配体，电化学惰性配体的还原电位大于量子点本体的导带底对应的电位，电化学惰性配体的氧化电位小于量子点本体的价带底对应的电位，电化学惰性配体占量子点本体外表面的所有配体的80％以上。该量子点由于包括电化学惰性配体，使得其发光效率较高，器件较稳定，可靠性较高。

Description

单光子源和QLED
本发明是申请日为2018年10月18日，申请号为201811216931.X，发明名称为《量子点、制作方法、单光子源和QLED》的发明专利的分案申请。
技术领域
本申请涉及光电领域，具体而言，涉及一种单光子源和QLED。
背景技术
量子点发光二极管(QLED)是一种采用量子点为发光中心的电致发光器件。量子点是分散在溶液中的无机半导体纳米晶体，因此，可通过溶液工艺加工。通常认为，无机半导体纳米晶体拥有较高的光化学稳定性。因而，QLED结合高效稳定无机发光中心和溶液加工的优势，有望实现高性能的溶液工艺LED。并且，量子点的发光波长连续可调、发光光谱半峰宽窄且色纯度高，在高色域的显示屏和高显色指数的白光光源调制方面具有独特的优势。在过去的二十多年，QLED器件的效率和寿命研究受到国内外研究者的广泛关注。
随着量子点合成化学和工艺的进步，现在研究者们已经可以大批量合成光致发光效率接近100％的量子点。结合器件结构的设计和器件工艺的优化，目前，包括红绿蓝三色的QLED电致发光外量子效率(EQE)已经超过20％。尽管QLED器件的EQE在最近5年得到了突飞猛进地提升，然而，器件的稳定性却不尽如人意，尤其是蓝光器件。到目前为止，所有报道的蓝光器件的稳定性，由初始亮度为1000cd m-2下降到500cd m-2的时间少于35h，即蓝光器件的半衰寿命T50<35h。
QLED通常采用核壳结构的量子点，一方面，认为发光中心是稳定性优异的无机晶体；另一方面，壳层在保护发光中心的同时起到了隔离不同发光中心的作用，可以抑制激子-激子相互作用带来的发光猝灭。这些优势使得QLED在理论上可以具有优异的稳定性，而事实上目前QLED的稳定性较差，没有充分发挥出量子点作为无机晶体的稳定性优势。因此，如何提高QLED的稳定性是最重要的课题，目前很多研究者们从平衡载流子注入角度去提高QLED稳定性。
在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种单光子源和QLED，以解决现有技术中的量子点的表面配体在电致激发条件下与载流子发生反应和/或脱落导致的器件发光效率较低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种单光子源，包括量子点，所述量子点包括量子点本体和设置在所述量子点本体外表面的配体，所述配体包括电化学惰性配体，所述电化学惰性配体的还原电位大于所述量子点本体的导带底对应的电位，所述电化学惰性配体的氧化电位小于所述量子点本体的价带底对应的电位，所述电化学惰性配体占所述量子点本体外表面的所有配体的80％以上。
可选地，上述电化学惰性配体选自胺配体、烷基膦配体、金属羧酸盐配体、金属膦酸盐配体、无机金属盐配体和巯醇盐配体中的一种或多种；其中，上述金属羧酸盐配体选自羧酸镁配体、羧酸钙配体、羧酸铝配体、羧酸锆配体、羧酸锂配体、羧酸钠配体和羧酸钡配体中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阳离子包括量子点本体表面的阳离子；优选地，上述金属羧酸盐配体和金属膦酸盐配体中的C个数小于等于22。
可选地，上述电化学惰性配体为脂肪胺配体，优选上述脂肪胺配体中的C个数在4～22之间，进一步优选上述脂肪胺配体为C个数在8～18之间的伯胺配体。
可选地，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的90％以上，优选100％。
可选地，上述量子点本体包括量子点核和包裹上述量子点核的壳体。
根据本申请的另一方面，提供了一种QLED器件，包括量子点，所述量子点包括量子点本体和设置在所述量子点本体外表面的配体，所述配体包括电化学惰性配体，所述电化学惰性配体的还原电位大于所述量子点本体的导带底对应的电位，所述电化学惰性配体的氧化电位小于所述量子点本体的价带底对应的电位，所述电化学惰性配体占所述量子点本体外表面的所有配体的80％以上。
可选地，上述电化学惰性配体选自胺配体、烷基膦配体、金属羧酸盐配体、金属膦酸盐配体、无机金属盐配体和巯醇盐配体中的一种或多种；其中，上述金属羧酸盐配体选自羧酸镁配体、羧酸钙配体、羧酸铝配体、羧酸锆配体、羧酸锂配体、羧酸钠配体和羧酸钡配体中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阳离子包括量子点本体表面的阳离子；优选地，上述金属羧酸盐配体和金属膦酸盐配体中的C个数小于等于22。
可选地，上述电化学惰性配体为脂肪胺配体，优选上述脂肪胺配体中的C个数在4～22之间，进一步优选上述脂肪胺配体为C个数在8～18之间的伯胺配体。
可选地，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的90％以上，优选100％。
可选地，上述量子点本体包括量子点核和包裹上述量子点核的壳体。
应用本申请的技术方案，量子点本体外表面的配体为电化学惰性配体，在电激发条件下，一方面，由于该配体的电化学较稳定，不会与载流子发生反应，进而不会消耗载流子，使得大部分的载流子都用于发光；另一方面，由于该电化学惰性配体比较稳定，不会发生脱落，进而不会形成大量的缺陷而影响量子点的发光效率。因此，该量子点由于包括电化学惰性配体，使得其发光效率较高，器件较稳定，可靠性较高。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1至图7示出了部分实施例的测试结果图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
发明人发现，当量子点成膜置于QLED器件中时，在电致激发条件下，载流子与配体会发生电化学反应。一方面消耗载流子使其没有用于发光；另一方面使量子点表面配体脱落，形成缺陷态从而使量子点的发光效率大幅下降，最终影响器件稳定性。因此，量子点表面配体的稳定性将对QLED器件的稳定性产生重要影响。
发明人发现，现有技术中，量子点表面的配体在电激发条件下与载流子发生反应和/或脱落导致的器件的发光效率较低，为了解决如上的问题，本申请提出了一种单光子源和QLED。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种单光子源，包括量子点，上述量子点包括量子点本体和设置在上述量子点本体外表面的配体，上述配体包括电化学惰性配体，上述电化学惰性配体的还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的80％以上，即量子点本体的外表面上的配体可以是多种，但是，电化学惰性配体占所有的配体的80％以上，即大于或等于80％，电化学惰性配体的占比越高，量子点的发光效率越高且越稳定，从而使得上述单光子源性能比较稳定，可靠性比较高。
量子点本体可以为II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、II-III-IV族化合物、I-II-IV-VI族化合物或其组合。
II-VI族化合物可以是选自CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS及其混合物的二元元素化合物；选自CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS及其混合物的三元元素化合物；以及选自HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe及其混合物的四元元素化合物。III-V族化合物可选自以下：选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb及其混合物的二元元素化合物；选自GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb及其混合物的三元元素化合物；以及选自GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb及其混合物的四元元素混合物。IV-VI族化合物可选自以下：选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe及其混合物的二元元素化合物；选自SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe及其混合物的三元元素混合物；以及选自SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe及其混合物的四元元素化合物。I-III-VI族化合物可包含CuInSe2、CuInS2、CuInGaSe及CuInGaS，但并不仅限于此。I-II-IV-VI族化合物可包含CuZnSnSe及CuZnSnS，但并不仅限于此。
该量子点的量子点本体的外表面上具有电化学惰性配体，在电激发条件下，一方面，由于该配体的电化学较稳定，不会与载流子发生反应，进而不会消耗载流子，使得大部分的载流子都用于发光；另一方面，由于该电化学惰性配体比较稳定，不会发生脱落，进而不会形成大量的缺陷而影响量子点的发光效率。因此，该量子点由于包括电化学惰性配体，使得其发光效率较高，对应的器件较稳定，可靠性较高。
本申请的量子点本体的外表面的电化学惰性配体可以为一种，也可以为多种，本领域技术人员可以根据实际情况选择一种或多种电化学惰性配体设置在量子点本体的外表面。
本申请的电化学惰性配体可以为任何满足上述“还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位”的任何配体，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的电化学惰性配体。
具体地，电化学配体可以选自胺配体、金属羧酸盐配体、金属膦酸盐配体、无机金属盐配体和巯醇盐配体中的一种或多种；其中，上述金属羧酸盐配体选自羧酸镁配体、羧酸钙配体、羧酸铝配体、羧酸锆配体、羧酸锂配体、羧酸钠配体、和羧酸钡配体中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阳离子包括量子点本体表面的阳离子。上述巯醇盐配体选自巯基镉和巯基锌等中的至少一种。
为了提高量子点的分散性，本申请的一种实施例中，上述金属羧酸盐配体和金属膦酸盐配体中的C个数小于等于22。
本申请的一种实施例中，上述电化学惰性配体为脂肪胺配体。脂肪胺配体在电场作用下化学稳定性很高。
上述脂肪胺配体中的C个数在4～22之间，进一步优选上述脂肪胺配体为C个数在8～18之间的伯胺配体。
本申请的另一种实施例中，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的90％以上，这样可以进一步提高量子点的发光效率和稳定性。为了更进一步提升量子点的这两个性能，本申请的一种优选实施例中，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的100％。
本申请的量子点本体的可以为现有技术中的任何一种可用的量子点，可以为核壳量子点本体，也可以为非核壳结构的量子点本体。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适结构的量子点。
为了提高稳定性，本申请的一种实施例中，上述量子点本体包括量子点核和包裹上述量子点核的壳体。在这种实施例中，壳体的外表面即为量子点本体的外表面，电化学惰性配体位于壳体的外表面上。
本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种QLED器件，包括量子点，上述量子点包括量子点本体和设置在上述量子点本体外表面的配体，上述配体包括电化学惰性配体，上述电化学惰性配体的还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的80％以上，即量子点本体的外表面上的配体可以是多种，但是，电化学惰性配体占所有的配体的80％以上，即大于或等于80％，电化学惰性配体的占比越高，量子点的发光效率越高且越稳定，从而使得上述QLED器件性能比较稳定，寿命较高。
量子点本体可以为II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、II-III-IV族化合物、I-II-IV-VI族化合物或其组合。
II-VI族化合物可以是选自CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS及其混合物的二元元素化合物；选自CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS及其混合物的三元元素化合物；以及选自HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe及其混合物的四元元素化合物。III-V族化合物可选自以下：选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb及其混合物的二元元素化合物；选自GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb及其混合物的三元元素化合物；以及选自GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb及其混合物的四元元素混合物。IV-VI族化合物可选自以下：选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe及其混合物的二元元素化合物；选自SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe及其混合物的三元元素混合物；以及选自SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe及其混合物的四元元素化合物。I-III-VI族化合物可包含CuInSe2、CuInS2、CuInGaSe及CuInGaS，但并不仅限于此。I-II-IV-VI族化合物可包含CuZnSnSe及CuZnSnS，但并不仅限于此。
该量子点的量子点本体的外表面上具有电化学惰性配体，在电激发条件下，一方面，由于该配体的电化学较稳定，不会与载流子发生反应，进而不会消耗载流子，使得大部分的载流子都用于发光；另一方面，由于该电化学惰性配体比较稳定，不会发生脱落，进而不会形成大量的缺陷而影响量子点的发光效率。因此，该量子点由于包括电化学惰性配体，使得其发光效率较高，对应的器件较稳定，可靠性较高。
本申请的量子点本体的外表面的电化学惰性配体可以为一种，也可以为多种，本领域技术人员可以根据实际情况选择一种或多种电化学惰性配体设置在量子点本体的外表面。
本申请的电化学惰性配体可以为任何满足上述“还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位”的任何配体，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的电化学惰性配体。
具体地，电化学配体可以选自胺配体、金属羧酸盐配体、金属膦酸盐配体、无机金属盐配体和巯醇盐配体中的一种或多种；其中，上述金属羧酸盐配体选自羧酸镁配体、羧酸钙配体、羧酸铝配体、羧酸锆配体、羧酸锂配体、羧酸钠配体、和羧酸钡配体中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种，上述无机金属盐配体的阳离子包括量子点本体表面的阳离子。上述巯醇盐配体选自巯基镉和巯基锌等中的至少一种。
为了提高量子点的分散性，本申请的一种实施例中，上述金属羧酸盐配体和金属膦酸盐配体中的C个数小于等于22。
本申请的一种实施例中，上述电化学惰性配体为脂肪胺配体。脂肪胺配体在电场作用下化学稳定性很高。
上述脂肪胺配体中的C个数在4～22之间，进一步优选上述脂肪胺配体为C个数在8～18之间的伯胺配体。
本申请的另一种实施例中，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的90％以上，这样可以进一步提高量子点的发光效率和稳定性。为了更进一步提升量子点的这两个性能，本申请的一种优选实施例中，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的100％。
本申请的量子点本体的可以为现有技术中的任何一种可用的量子点，可以为核壳量子点本体，也可以为非核壳结构的量子点本体。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适结构的量子点。
为了提高稳定性，本申请的一种实施例中，上述量子点本体包括量子点核和包裹上述量子点核的壳体。在这种实施例中，壳体的外表面即为量子点本体的外表面，电化学惰性配体位于壳体的外表面上。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种量子点的制作方法，如图1所示，该制作方法包括：步骤S1，制作量子点的预备体，上述预备体包括量子点本体和设置在上述量子点本体外表面的预配体；步骤S2，采用修饰剂对上述预配体的至少部分进行替换，在上述量子点本体的外表面上形成电化学惰性配体，进而形成上述量子点，上述电化学惰性配体的还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位，且电化学惰性配体替换上述预配体的替换率在80％以上，上述修饰剂选自电化学惰性配体本身、包括上述电化学惰性配体的阳离子和上述电化学惰性配体的阴离子的化合物、包括上述电化学惰性配体的阳离子的化合物、包括上述电化学惰性配体的阴离子的化合物中的至少一种。
上述的制作方法中，先制作得到量子点的预备体，然后采用修饰剂对预备体中的预配体的至少部分进行替换，从而在量子点本体的外表面上形成电化学惰性配体，进而形成具有电化学惰性配体的量子点。在电激发条件下，预配体的电化学稳定性低于电化学惰性配体，在注入载流子后会发生氧化还原消耗载流子，使得载流子进入量子点的复合数量减少。相反地，由于该电化学惰性配体的电化学较稳定，不会与载流子发生反应，进而不会消耗载流子，使得大部分的载流子都用于发光；另一方面，由于该电化学惰性配体比较稳定，不会发生脱落，进而不会形成大量的缺陷而影响量子点的发光效率。因此，该量子点由于包括电化学惰性配体，使得其发光效率较高，器件较稳定，可靠性较高。
本申请的一种具体的实施例中，上述修饰剂包括第一修饰剂，上述步骤S2包括：步骤S21，制备第一混合溶液，加热使得上述第一修饰剂对各上述预配体的至少部分进行替换，在上述量子点本体的外表面上形成第一电化学惰性配体，对替换后的上述第一混合溶液进行提纯，得到上述量子点，上述第一混合溶液包括上述预备体、第一溶剂和上述第一修饰剂。第一修饰剂和预备体溶于第一溶剂中，从而使得第一修饰剂对预配体的阳离子、预配体的阴离子和/或或预配体本身的替换率更高。
在实际的制作过程中，可以重复多次步骤S21，从而使得第一修饰剂对预配体的阴离子或阳离子的替换率更高，从而使得量子点的第一电化学惰性配体更多，量子点的发光效率更高，器件更稳定，可靠性能更好。
为了在量子点本体的外表面替换形成多种电化学惰性配体，本申请的一种实施例中，上述步骤S21之后，上述制作方法还包括步骤S22，上述步骤S22包括：制备第二混合溶液，使得上述第二修饰剂对各上述预配体的至少部分进行替换，在上述量子点本体的外表面上形成第二电化学惰性配体，上述第二混合溶液包括上述量子点、第二溶剂和上述第二修饰剂；加热上述第二混合溶液直至上述量子点的量子产率大于或等于80％。
在实际的制作过程中，可以重复多次步骤S22，从而使得第二修饰剂对预配体的阴离子或阳离子的替换率更高，从而使得量子点的第二电化学惰性配体更多，量子点的发光效率更高，器件更稳定，可靠性能更好。
第一溶剂和第二溶剂可以选自量子点合成中常用的溶剂，比如非配位溶剂的十八烯。
在实际的制作过程中，本领域技术人员可以根据实际情况决定是否在步骤S21之后进行第二修饰剂对预备体的至少部分替换，得到多种电化学惰性配体修饰的量子点。
本申请的修饰剂可以是任何的包括电化学惰性配体的阴离子和/或电化学惰性配体的阳离子的化学物质，当然，修饰剂可以是电化学惰性配体本身，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的修饰剂。修饰剂可以是一种或多种，并无限制，修饰剂可以同时进行阳离子交换和阴离子交换的修饰(比如碱金属的硫酸盐、磷酸盐、卤素盐等作为修饰剂时)，也可以是一次性加入多种修饰剂或者分阶段加入多种修饰剂，从而预配体可以被替换成一种或多种电化学惰性配体。
本申请的另一种实施例中，上述修饰剂包括脂肪胺、烷基膦、金属羧酸盐、无机金属盐、无机酸与巯醇盐中的至少一种。上述脂肪胺、烷基膦、金属羧酸盐、无机金属盐、无机酸与巯醇盐中的一种或多种整体替换上述预配体。这些修饰剂形成的电化学惰性配体的电化学性能更加稳定，大大提高了量子点电致发光器件的寿命。
本申请的一种具体的实施例中，上述修饰剂的无机金属盐的阳离子和/或上述金属羧酸盐的阳离子选自钙离子、镁离子、铝离子、锆离子、锂离子、钠离子和钡离子中的一种或多种。这些阳离子不易被还原。
当然，本申请的无机金属盐和金属羧酸盐的阳离子并不限于上述提及的种类，还可以是其他的能够形成电化学惰性配体的阳离子，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的阳离子。
本申请的上述无机金属盐和/或上述无机酸中的阴离子可以是现有技术中任何可以形成上述的电化学惰性配体的阴离子，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的阴离子。
本申请的一种具体的实施例中，上述无机金属盐和/或上述无机酸中的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种。
修饰剂本申请的再一种实施例中，上述第一混合溶液还包括与上述量子点本体的阴离子相同的阴离子的前体，该阴离子可以与量子点本体表面的阳离子反应，这样使得量子点本体更加稳定，进而保证修饰剂和预配体交换体系的稳定，进一步提升修饰剂和修饰剂配体的替换率，从而得到具有更多的电化学惰性配体的量子点。如量子点是核壳结构，则量子点本体的阴离子仅指壳层的阴离子。
本申请的电化学配体可以选自现有技术中任何的电化学配体，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的电化学惰性配体，本申请的一种实施例中，上述电化学惰性配体包括脂肪胺和/或烷基膦。
为了原料的可获得性，上述脂肪胺为C4～C22的脂肪胺。为了进一步能够与量子点表面形成较为稳定的配位键，进一步优选上述脂肪胺为C8～C18的伯胺。烷基膦优选为三烷基膦，如三辛基膦。
本申请中的预备体可以采用现有技术中任何的量子点的制作方法制作得到，本领域技术人员可以根据对应的预备体的材料选择合适的方法形成对应的预备体。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚本申请的技术方案以及技术效果，以下将结合具体的实施例来说明。
实施例1
量子点的制作过程包括：
先制作量子点的预备体，预备体为核壳结构的量子点，具体为红色CdSe/CdS核壳量子点，其合成过程包括：
称取0.2mmol的氧化镉、0.6mmol的硬脂酸和3mL的ODE混合，并加热至260℃溶解。
向上步形成的溶液注入1mL*0.1mol的硒粉-ODE悬浊液，8分钟后，每隔3分钟注入0.05mL*0.1mol的硒粉-ODE悬浊液直到CdSe量子点生长至所需要的尺寸(第一激子吸收峰在550nm),得到原反应溶液。
CdSe核量子点提纯：取1mL原反应溶液，加入2mL丙酮，0.5mL甲醇，加热离心，倒掉上层清液。用1mL甲苯溶解沉淀，加入1mL甲醇，加热离心。此步骤重复2次。
CdSe/CdS核壳量子点合成：称取1mL的醋酸镉、0.85mL的油酸、0.15mL的十酸和4mL的ODE，并混合且加热至150℃，鼓气10分钟，形成反应液。用环己烷溶解CdSe核量子点，注入到上述反应液中，继续鼓气10分钟，将反应温度升高至260℃，以4mL/h的速度滴加0.1mol的S-ODE溶液，直到所需的CdS厚度(其发射峰位在631nm)。
CdSe/CdS核壳量子点提纯：同CdSe核量子点提纯的过程一样。
然后，采用修饰剂对上述预配体的至少部分进行替换，在上述量子点本体的外表面上形成电化学惰性配体，修饰剂为油胺，具体过程包括：
取CdSe/CdS核壳量子点(配体是羧酸镉)，溶于包括2mL的ODE，2mL的油胺，1mL*0.1mol的S-ODE的溶液，加热至120℃，反应20分钟。冷却后加入2mL甲醇离心沉淀。
再重复上述操作，直到量子产率为80％。
实施例2
与实施例1之处在于：修饰剂为正辛胺。
实施例3
与实施例2的区别为：量子点的预备体为红色CdSe/CdZnS的量子点，其合成过程包括：
称取0.2mmol的氧化镉、0.6mmol的硬脂酸和3mL的ODE混合，并加热至260℃溶解。
向上步形成的溶液注入1mL*0.1mol的硒粉-ODE悬浊液，8分钟后，每隔3分钟注入0.05mL*0.1mol的硒粉-ODE悬浊液直到CdSe量子点生长至所需要的尺寸(第一激子吸收峰在550nm),得到原反应溶液。
CdSe核量子点提纯：取1mL原反应溶液，加入2mL丙酮，0.5mL甲醇，加热离心，倒掉上层清液。用1mL甲苯溶解沉淀，加入1mL甲醇，加热离心。此步骤重复2次。
取3mmol醋酸锌，0.3mmol醋酸镉，8mmol油酸和20ml ODE于100ml三颈瓶中，加热至300℃溶解。将2mlCdSe核注入三颈瓶中，然后将2.5ml 1mM STBP溶液迅速注入三颈瓶，反应15min后停止，降温。
实施例4
与实施例3的区别为：修饰剂为油胺。
实施例5
与实施例1的区别为：采用修饰剂替换预配体的过程不同，且修饰剂包括油胺和TBP，具体包括：
采用修饰剂对上述预配体的至少部分进行替换，在上述量子点本体的外表面上形成电化学惰性配体，修饰剂为油胺，具体过程包括：
取CdSe/CdS核壳量子点(配体是羧酸镉)，溶于包括2mL的ODE，2mL的油胺，1mL*0.1mol的S-ODE的溶液，加热至120℃，反应20分钟。冷却后加入2mL甲醇离心沉淀。
再重复上述操作两次，沉淀所得量子点溶于2mL的甲苯和2mL的油胺混合溶液中，加入0.1mL的烷基膦(TBP)，在50℃下退火直到量子产率接近90％。
实施例6
与实施例1的区别在于：用修饰剂替换预配体的过程不同，修饰剂为醋酸镁，具体过程包括：
将1mmol的醋酸镁、3mmol的油酸和4mL的ODE混合，并在150℃下鼓气20分钟，将预备体分散在ODE中加入到上述溶液中。升温至在200℃，保温30分钟。冷却，提纯。
实施例7
与实施例1的区别在于：用修饰剂替换预配体的过程不同，修饰剂为醋酸镁，具体过程包括：
将1mmol的醋酸镁、3mmol的油酸、4mL的ODE混合，并在150℃下鼓气20分钟，然后冷却至100℃。将实施例5得到的量子点分散在2mL的甲苯中加入到上述溶液，保温1小时。冷却，提纯。
实施例8
与实施例1的区别为：量子点的预备体为蓝色CdSeS/ZnSeS的量子点，其合成过程包括:
称取1mmol醋酸镉、2.5mmol油酸、15mlODE于50ml三颈瓶中，加热至300℃溶解。将2ml 0.5mM硒硫ODE溶液(硫比硒物质量＝3:1)注入三颈瓶中，反应10min后降温停止反应。
CdSeS核量子点提纯：取1mL原反应溶液，加入2mL丙酮，0.5mL甲醇，加热离心，倒掉上层清液。用1mL甲苯溶解沉淀，加入1mL甲醇，加热离心。此步骤重复2次。
取10mmol醋酸锌，28mmol油酸，40ml ODE于250ml三颈瓶中，加热至300℃溶解。将5mlCdSeS核注入三颈瓶中，然后注入5ml 1mM SeS-TBP溶液(Se：S＝1:3)注入三颈瓶，反应30min后停止，降温。提纯同上。
实施例9
与实施例1的区别在于为：用修饰剂替换预配体的过程不同，修饰剂为磷酸和烷基膦，具体过程包括：0.5mmol磷酸、2mL甲苯和0.05mL TBP三丁基膦混合后，形成混合溶液，预备体CdSe/CdS量子点分散在甲苯中，然后将分散有量子点的溶液加入到上述混合溶液中。在60℃下保温2小时。冷却，提纯。
对比例1
与实施例1的区别为：不包括预配体和修饰剂的替换过程。
对比例2
与实施例3的区别为：不包括预配体和修饰剂的替换过程。
对比例3
与实施例8的区别为：不包括预配体和修饰剂的替换过程。
将上述实施例和对比例的量子点应用在QLED器件中，该QLED器件的制作过程包括：
1.基底清洗：将ITO衬底和玻璃用乙醇和丙酮搓洗干净，必要时用洗洁精清洗，之后依次用丙酮、去离子水以及无水乙醇超声清洗10min，然后用氮气枪迅速吹干，最后，在空气等离子体下处理10min。
2.PEDOT:PSS在：ITO衬底上以3000rpm的转速旋涂PEDOT:PSS，旋涂时间为60s。旋涂完成后在空气中在150℃下退火15min，然后氧气等离子处理5min后转移至充满氮气的手套箱中。
3.空穴传输层：在玻璃/ITO/PEDOT:PSS上以2000rpm的转速旋涂浓度为mg/mLpoly-TPD氯苯溶液，旋涂时间45s，旋涂完成后在手套箱中120～150℃退火30min。
4.叠层空穴传输层：在poly-TPD之上以2000rpm的转速40-50℃热涂溶于间二甲苯的PVK溶液，旋涂时间45s，PVK浓度为1.5mg/mL。旋涂完成后在手套箱中以150℃退火20min。
5.量子点层：在空穴传输层之上以2000rpm的转速旋涂溶于正辛烷溶液的量子点，旋涂时间为60s。红色量子点的浓度在10～15mg/mL之间，光学浓度(OD)在400nm处80～120，绿光和蓝光量子点在350nm处约50～60。无退火处理。
6.电子传输层：在量子点层上以2000rpm的转速旋涂Zn0.9Mg0.1O的乙醇溶液，旋涂时间为45s。Zn0.9Mg0.1O的浓度为0mg/mL，OD在280nm处为200-300。旋涂完成后在手套箱中以70℃退火20min。
7.将旋涂完成的样品放入真空腔体，蒸镀顶层电极Ag。蒸镀速率在前10nm控制在
Figure BDA0002688406930000122
以下，之后控制在
Figure BDA0002688406930000123
左右。电极厚度为100nm。
8.蒸镀完成后用固化胶封装，隔绝水氧。
器件的寿命测试采用广州新视界公司定制的32路寿命测试系统。系统架构为恒压恒流源驱动QLED，测试电压或电流的变化；光电二极管探测器和测试系统，测试QLED的亮度(光电流)变化；亮度计测试校准QLED的亮度(光电流)。
测试的结果见表1，实施例5对应的QLED器件的测试结果见图1和图2，实施例2对应的QLED器件的测试结果见图3，实施例3对应的QLED器件的测试结果见图4和图5，实施例8对应的QLED器件的测试结果见图6。对比例1对应的QLED器件的测试结果见图1、图2和图6。对比例2对应的QLED器件的测试结果见图4和图5。表1中的半衰寿命数据是器件在初始亮度为100cd m-2下测半衰寿命。图7为实施例1的红外测试，可以看到交换后羧酸根的信号几乎没有，所以证明实施例1的胺配体几乎是100％。
表1
Figure BDA0002688406930000121
Figure BDA0002688406930000131
量子点表面处理对器件效率和寿命的有益效果：
对比例1与实施例5相比，都是CdSe/CdS体系，对比例1的表面是羧酸镉，实施例5是经过配体交换成为油胺配体表面。羧酸镉表面的量子点器件EQE低至0.2％，而油胺配体表面的器件EQE高达19％，两者有两个数量级的差别，具体参见图1所示；在100cd m-2初始亮度条件下，对比例1的器件的半衰寿命T50仅10分钟，而实施例5的器件在7000cd m-2初始亮度条件下半衰寿命T50超过50小时。由此可见，油胺配体表面大幅提升器件的稳定性，具体参见图2。
实施例2的CdSe/CdS体系经过正辛胺处理后相应器件在11500cd m-2初始亮度条件下的半衰寿命T50也超过50小时，参见图3。
实施例3的CdSe/CdZnS合金体系，羧酸盐表面的量子点在经过正辛胺处理过后，器件的EQE也从10％提升到18％以上，而器件在10000cd m-2初始亮度条件下的半衰寿命T50从10小时提升到50小时具体参见图4和图5。
实施例8的蓝光CdSeS/ZnSeS合金体系，羧酸盐表面的量子点在经过油胺处理过后，器件在1500cd m-2初始亮度条件下的半衰寿命T50从15小时提升到80小时，参见图6。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的单光子源，包括量子点，上述量子点包括量子点本体和设置在上述量子点本体外表面的配体，上述配体包括电化学惰性配体，上述电化学惰性配体的还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的80％以上，即量子点本体的外表面上的配体可以是多种，但是，电化学惰性配体占所有的配体的80％以上，即大于或等于80％，电化学惰性配体的占比越高，量子点的发光效率越高且越稳定，从而使得上述单光子源性能比较稳定，可靠性比较高。
2)、本申请的QLED器件，包括量子点，上述量子点包括量子点本体和设置在上述量子点本体外表面的配体，上述配体包括电化学惰性配体，上述电化学惰性配体的还原电位大于上述量子点本体的导带底对应的电位，上述电化学惰性配体的氧化电位小于上述量子点本体的价带底对应的电位，上述电化学惰性配体占上述量子点本体外表面的所有配体的80％以上，即量子点本体的外表面上的配体可以是多种，但是，电化学惰性配体占所有的配体的80％以上，即大于或等于80％，电化学惰性配体的占比越高，量子点的发光效率越高且越稳定，从而使得上述QLED器件性能比较稳定，寿命较高。
以上上述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单光子源，包括量子点，其特征在于，所述量子点包括量子点本体和设置在所述量子点本体外表面的配体，所述配体包括电化学惰性配体，所述电化学惰性配体的还原电位大于所述量子点本体的导带底对应的电位，所述电化学惰性配体的氧化电位小于所述量子点本体的价带底对应的电位，所述电化学惰性配体占所述量子点本体外表面的所有配体的80％以上。
2.根据权利要求1所述的单光子源，其特征在于，所述电化学惰性配体选自胺配体、烷基膦配体、金属羧酸盐配体、金属膦酸盐配体、无机金属盐配体和巯醇盐配体中的一种或多种；其中，所述金属羧酸盐配体选自羧酸镁配体、羧酸钙配体、羧酸铝配体、羧酸锆配体、羧酸锂配体、羧酸钠配体和羧酸钡配体中的一种或多种，所述无机金属盐配体的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种，所述无机金属盐配体的阳离子包括量子点本体表面的阳离子；优选地，所述金属羧酸盐配体和金属膦酸盐配体中的C个数小于等于22。
3.根据权利要求2所述的单光子源，其特征在于，所述电化学惰性配体为脂肪胺配体，优选所述脂肪胺配体中的C个数在4～22之间，进一步优选所述脂肪胺配体为C个数在8～18之间的伯胺配体。
4.根据权利要求1所述的单光子源，其特征在于，所述电化学惰性配体占所述量子点本体外表面的所有配体的90％以上，优选100％。
5.根据权利要求1所述的单光子源，其特征在于，所述量子点本体包括量子点核和包裹所述量子点核的壳体。
6.一种QLED器件，包括量子点，其特征在于，所述量子点包括量子点本体和设置在所述量子点本体外表面的配体，所述配体包括电化学惰性配体，所述电化学惰性配体的还原电位大于所述量子点本体的导带底对应的电位，所述电化学惰性配体的氧化电位小于所述量子点本体的价带底对应的电位，所述电化学惰性配体占所述量子点本体外表面的所有配体的80％以上。
7.根据权利要求6所述的QLED器件，其特征在于，所述电化学惰性配体选自胺配体、烷基膦配体、金属羧酸盐配体、金属膦酸盐配体、无机金属盐配体和巯醇盐配体中的一种或多种；其中，所述金属羧酸盐配体选自羧酸镁配体、羧酸钙配体、羧酸铝配体、羧酸锆配体、羧酸锂配体、羧酸钠配体和羧酸钡配体中的一种或多种，所述无机金属盐配体的阴离子选自卤素离子、磷酸根离子和硫酸根离子中的一种或多种，所述无机金属盐配体的阳离子包括量子点本体表面的阳离子；优选地，所述金属羧酸盐配体和金属膦酸盐配体中的C个数小于等于22。
8.根据权利要求7所述的QLED器件，其特征在于，所述电化学惰性配体为脂肪胺配体，优选所述脂肪胺配体中的C个数在4～22之间，进一步优选所述脂肪胺配体为C个数在8～18之间的伯胺配体。
9.根据权利要求6所述的QLED器件，其特征在于，所述电化学惰性配体占所述量子点本体外表面的所有配体的90％以上，优选100％。
10.根据权利要求6所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点本体包括量子点核和包裹所述量子点核的壳体。
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