TWI725625B

TWI725625B - 量子點及其製造方法

Info

Publication number: TWI725625B
Application number: TW108141660A
Authority: TW
Inventors: 鍾淑茹; 林孟彥
Original assignee: 國立虎尾科技大學
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2021-04-21
Also published as: TW202120661A

Abstract

本發明是一種量子點的製造方法，包含混合步驟、合成步驟及純化步驟。混合步驟係將至少一陽離子前驅物、至少一陰離子前驅物、一含鋁前驅物及溶劑混合於反應器中，並加熱反應器至混合溫度，以形成混合溶液。合成步驟係加熱混合溶液至合成溫度，以形成量子點溶液。純化步驟係加將量子點溶液進行純化，以獲得一量子點。藉由一次合成法，可有助於減少量子點的製備時間及成本，另外，更可增加量子點之激發放射光的半高寬及量子效率，進而增加發光元件的演色性及發光效率。

Description

量子點及其製造方法

本發明是有關一種量子點的製造方法，特別是有關一種一次合成法的量子點的製造方法。

量子點(Quantum Dot)是一種奈米級的半導體材料，相較於傳統有機染料分子，量子點具有高螢光性、較佳的安定性及可調整波長等優勢，其可廣泛應用於顯示裝置、資訊儲存、光電、生物檢測領域。

一般量子點之製備方法包含氣相凝結法、液相化學法及分子束磊晶成長法等，其中較常見的為液相化學法之溶液-凝膠法(Sol-Gel Synthesis)，其係先將前驅物以熱注射法加入反應溶液中以進行核心量子點的合成，再緩慢加入殼層前驅物以對量子點進行包覆，此為二次合成法。

然而，根據上述之二次合成法的量子點製備方法，步驟繁瑣、耗時且能源消耗大，其不利於量子點大規模的製備，亦限制了量子點應用的發展。另外，為提升固態照明的演色性，量子點材料的激發放射光的半高寬越寬越能滿足此需求。

有鑑於此，如何發展一種高效率製備量子點的方法，實為一具有經濟價值之技術課題。

本發明提供一種量子點的製造方法，透過一次合成法，可有效減少製備時間，並降低製備成本，藉此有助於量子點的大量生產，並增加量子點發光元件的演色性；另外，藉由摻雜鋁元素，可有效增加量子點的量子效率，並進而增加量子點發光元件的發光效率。

依據本發明之一態樣提供一種量子點的製造方法，包含混合步驟、合成步驟及純化步驟。混合步驟係將至少一陽離子前驅物、至少一陰離子前驅物、含鋁前驅物及溶劑混合於反應器中，並加熱反應器至混合溫度，以形成混合溶液。合成步驟係加熱混合溶液至合成溫度，以形成量子點溶液。純化步驟係將量子點溶液進行純化，以獲得一量子點。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中陽離子前驅物可包含含銅前驅物、含銦前驅物及含鋅前驅物。含銅前驅物可為鹵化銅化合物或醋酸銅化合物。含銦前驅物可為醋酸銦化合物。含鋅前驅物可為硬酯酸鋅化合物。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中含鋁前驅物可為異丙醇鋁化合物。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中陰離子前驅物可為含硫前驅物，其可為硫粉或硫醇化合物。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中含銅前驅物之銅元素及含銦前驅物之銦元素的莫耳比可為1：1-1：8。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中含鋅前驅物之鋅元素與含鋁前驅物之鋁元素的莫耳比可為1：1-1：0.25。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中溶劑包含有機烯類化合物。

根據前述態樣之量子點的製造方法，其中合成步驟中，先將混合溶液加熱至持溫溫度，並維持持溫時間後，再加熱至合成溫度。

依據本發明之另一態樣提供一種利用上述之製造方法所製成之量子點，其中量子點可為非核殼結構，且量子點可摻雜鋁元素。

根據前述態樣之量子點，其中量子點的激發放射光的半高寬可大於110nm，量子點的發光波長範圍可為365nm-700nm。

100‧‧‧量子點的製造方法

110‧‧‧混合步驟

120‧‧‧合成步驟

130‧‧‧純化步驟

第1圖繪示依照本發明一實施方式之量子點的製造方法的步驟流程圖；

第2A圖為依照第1圖實施方式之量子點的製造方法所製成之量子點的TEM圖；

第2B圖為另一量子點的製造方法所製成之量子點的TEM圖；

第3圖繪示依照本發明實施例1之量子點的製造方法的量子點在不同激發光源的放射光譜圖；

第4圖繪示依照比較例1所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖；

第5圖繪示依照本發明之實施例2之量子點的製造方法的量子點在不同激發光源的放射光譜圖；

第6圖繪示依照比較例2所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖；

第7圖繪示依照本發明之實施例3之量子點的製造方法的量子點在不同激發光源的放射光譜圖；

第8圖繪示依照比較例3所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖；

第9圖繪示依照本發明實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點的XRD圖；

第10圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的電致發光圖；

第11圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的色度座標圖；

第12圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的電致發光圖；

第13圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的色度座標圖；

第14圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一電致發光圖；

第15圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一色度座標圖；

第16圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一電致發光圖；

第17圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一色度座標圖；

第18圖繪示依照比較例4之量子點的製造方法所製成之量子點的放射光譜圖；

第19圖繪示含比較例4所製成之量子點的量子點發光元件的電致發光圖；

第20圖為本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的影像；以及

第21圖為本發明之含實施例1所製成之量子點的另一量子點發光元件的影像。

請參照第1圖，係繪示依照本發明一實施方式之量子點的製造方法100的步驟流程圖。由第1圖可知，量子點的製造方法100包含混合步驟110、合成步驟120及純化步驟130。混合步驟110係將至少一陽離子前驅物、至少一陰離子前驅物、含鋁前驅物及溶劑混合於反應器中，並加熱反應器至混合溫度，以形成混合溶液。合成步驟120係加熱混合溶液至合成溫度，以形成量子點溶液。純化步驟130係將量子點溶液進行純化，以獲得一量子點。詳細來說，第1圖實施方式的量子點的製造方法100係為一次合成法，且藉由一次合成法取代習知量子點的製造方法中的熱注射法，可有效縮短製備量子點的時間，且更能有效降低量子點的製造成本，且有助於量子點的大量生產。另外，第1圖實施方式提供之量子點的製造方法100可有助於增加量子點的激發放射光的半高寬，進而提高量子點發光元件的演色性。

具體而言，第1圖實施方式中，量子點的製造方法100可用以製造一非核殼結構的量子點，且非核殼結構的量子點中摻雜有鋁元素，藉此，可增加量子點的量子效率。更詳細地說，第1圖實施方式中，量子點的製造方法100可製備四元量子點且化學式為ZnCuInS₂：Al的量子點，但本發明不以此為限。

第1圖實施方式中，陽離子前驅物可包含含銅前驅物、含銦前驅物及含鋅前驅物，且含銅前驅物之銅元素與含銦前驅物之銦元素的銅銦莫耳比可為1：1-1：8；陰離子前驅物可為含硫前驅物；溶劑可包含有機烯類化合物，其可作為一共溶劑。

更詳細地說，含銅前驅物可為鹵化銅化合物或醋酸銅化合物，如碘化銅(Cuprous Iodide，CuI)；含銦前驅物可為醋酸銦化合物(Indium(III)Acetate，In(AC)₃)；含鋅前驅物可為硬酯酸鋅化合物(Zinc Stearate，Zn(SA)₂)。此外，含硫前驅物可為硫粉或硫醇化合物，如十二硫醇溶液(1-Dodecanethiol，DDT)，十二硫醇溶液除可提供硫來源，十二硫醇溶液更可用於穩定量子點的表面配位體(ligand)。溶劑之含有機烯類化合物可為十八烯溶液(1-Octadecane，ODE)。在此特別說明的是，本發明不以此揭示內容為限。

含鋁前驅物之鋁元素及含銦前驅物之銦元素的鋁銦莫耳比可為1：1-1：0.25，且含鋁前驅物可為異丙醇鋁化合物(Aluminium Isopropoxide，Al(IPA)₃)，但本發明不以此揭示內容為限。

再者，第1圖實施方式的合成步驟120中，合成溫度可約為230℃-260℃，藉以提供有利於量子點生成及生長的製備環境。再者，合成溫度可維持一合成時間，約60分鐘至120分鐘。另外，合成步驟120中，可先將混合溶液加熱至一持溫溫度，並維持一持溫時間後，再加熱至合成溫度，其中持溫溫度可約為220℃-240℃，持溫時間可約為5分鐘至30分鐘。其中合成溫度的合成時間可視為一量子點成長時間，且藉由改變量子點成長時間及溫度，可製造出不同尺寸之量子點，並藉以控制量子點的發光特性，但本發明不以此揭示內容為限。

請參閱第2A圖及第2B圖，第2A圖為依照第1圖實施方式之量子點的製造方法所製成之量子點的TEM圖，第2B圖為另一量子點的製造方法所製成之量子點的TEM圖，其中第2B圖中的量子點為無摻雜鋁的ZnCuInS₂量子點。由第2A、2B圖可知，藉由第1圖實施方式之量子點的製造方法100所製成之量子點及ZnCuInS₂量子點，其二者的量子點的粒徑皆可小於10nm，且各量子點的粒徑分佈相當均勻，顯示其二者的尺寸相近，摻雜鋁元素並不會造成殼層過厚而影響量子點基本光學性質的表現。此外，亦可透過調整合成時間及合成溫度改變量子點的粒徑大小，以符合不同的應用需求。另外，透過摻雜鋁元素，可鈍化量子點，藉此有助於增加量子點的量子效率，且其量子效率可為20%-40%。

藉由本發明之量子點的製造方法100，有助於增加其所製成之量子點的激發放射光的半高寬，並可令量子點的半高寬大於110nm；另外，其量子點的發光波長範圍可為365nm-700nm。藉此，有利於製造白光發光元件，並可有助於改善習知量子點半高寬狹窄以致發光元件演色性不佳的問題。

茲以下列具體實施例進一步示範說明本發明，用以有利於本發明所屬技術領域通常知識者，可在不需過度解讀的情形下完整利用並實踐本發明，而不應將這些實施例視為對本發明範圍的限制，但用於說明如何實施本發明的材料及方法。

為了說明利用本發明之量子點的製造方法100所製成之量子點的優勢，係以實施例1、實施例2及實施例3分別對應比較例1、比較例2及比較例3進行物性分析及比較。詳細來說，實施例1、2及3之量子點的製造方法在於製造一ZnCuInS₂：Al量子點，比較例1、2及3之量子點的製造方法在於製造一現有ZnCuInS₂量子點；另外，實施例1、2及3之量子點的製造方法係依照第1圖實施方式所述之量子點的製造方法100製成，各步驟可配合參照第1圖的標號。後面將詳述各實施例及比較例的製造步驟及分析結果。

請參閱第3圖及第4圖，第3圖繪示依照本發明實施例1之量子點的製造方法100所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖，第4圖繪示依照比較例1所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖。

詳細來說，實施例1之ZnCuInS₂：Al量子點的製造方法係先在混合步驟110中，將碘化銅、醋酸銦、4ml的十八烯溶液(ODE)、6ml的十二硫醇溶液(DDT)、8.3mmol的硬酯酸鋅及異丙醇鋁進行混合，並加熱至100℃之混合溫度，並維持30分鐘之混合時間，以利上述化合物及溶液混合均勻，並形成一乳白色的混合溶液。

更進一步地說，實施例1之混合步驟110，碘化銅及醋酸銦的銅銦莫耳比為1：8，且硬酯酸鋅及異丙醇鋁的鋅鋁莫耳比為1：0.5。

待混合步驟110之混合溶液在室溫下冷卻至室溫溫度後，進行合成步驟120。合成步驟120，以15℃/min的升溫速率，迅速加熱上述之混合溶液至230℃之持溫溫度，並維持其溫度5分鐘之持溫時間，以生成ZnCuInS₂量子點晶核。接著，加熱合成步驟120之混合溶液至240℃之合成溫度，並維持其合成溫度120分鐘之合成時間，以令鋁元素可均勻地摻雜於ZnCuInS₂量子點晶核，使 ZnCuInS₂：Al量子點成長，並形成具有ZnCuInS₂：Al量子點的量子點溶液，其中量子點溶液呈黃綠色。

接著，進行純化步驟130，將上述具有ZnCuInS₂：Al量子點之量子點溶液快速冷卻至室溫，並加入熱甲醇至量子點溶液，以終止合成步驟120，並去除多餘未反應的反應物，再利用離心及乾燥以對量子點溶液進行純化，並獲得ZnCuInS₂：Al量子點。

另一方面，比較例1之量子點的製造方法與實施例1之量子點的製造方法差別在於，比較例1在混合步驟中並無加入含鋁前驅物(如實施例1之異丙醇鋁)；也就是說，利用比較例1的量子點的製造方法所製成之ZnCuInS₂量子點並無摻雜鋁元素。

為了說明利用本發明之實施例1之量子點的製造方法所製成之量子點的優勢，其係分別以365nm、400nm及450nm的光源激發實施例1所製成之ZnCuInS₂：Al量子點及比較例1所製成之ZnCuInS₂量子點，並分析其二者的光激發發光狀態。

由第3圖及第4圖可知，在光激發放射光的波長介於365nm-700nm的範圍內，實施例1所製成之ZnCuInS₂：Al量子點的光激發放射光強度在365nm、400nm優於無摻雜鋁元素的比較例1所製成之ZnCuInS₂量子點的光激發放射光強度。另外，在第3圖中，透過鋁元素的摻雜，可在365nm及400nm波長激發下，激發出雙峰的短波長放射峰，藉此擴展利用量子點的製造方法100所製成之量子點的半高寬。

請參閱第5圖及第6圖，第5圖繪示依照本發明之實施例2之量子點的製造方法100所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖，第6圖繪示依照比較例2所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖。

實施例2之量子點的製造方法製造一ZnCuInS₂：Al量子點，且實施例2的製造步驟係與實施例1之量子點的製造方法之製造步驟相似，相同之處在此不另贅述，其差別在於，實施例2之合成步驟120的合成溫度為230℃。

另一方面，比較例2之量子點的製造方法製造一ZnCuInS₂量子點，比較例2之量子點的製造方法係與實施例2之量子點的製造方法的差別在於，比較例2在混合步驟中並無加入含鋁前驅物(如實施例1之異丙醇鋁)；也就是說，利用比較例2的量子點的製造方法所製成之ZnCuInS₂量子點並無摻雜鋁元素。

為了說明利用本發明之實施例2之量子點的製造方法所製成之量子點的優勢，其係分別以365nm、400nm及450nm的光源激發實施例2所製成之ZnCuInS₂：Al量子點及比較例2所製成之ZnCuInS₂量子點，並分析其二者的光激發發光狀態。

由第5圖及第6圖可知，在光激發放射光的波長介於365nm-700nm的範圍內，實施例2所製成之 ZnCuInS₂：Al量子點的光激發放射光強度在激發光365nm、400nm明顯優於無摻雜鋁元素的比較例2所製成之ZnCuInS₂量子點的光激發放射光強度，且實施例2所製成之量子點相較於比較例2所製成之量子點，實施例2所製成之量子點具有較寬廣的光激發放射光的半高寬。

請參閱第7圖及第8圖，第7圖繪示依照本發明之實施例3之量子點的製造方法100所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖，第8圖繪示依照比較例3所製成之量子點在不同激發光源的放射光譜圖。

實施例3之量子點的製造方法製造一ZnCuInS₂：Al量子點，實施例3之製造步驟係與實施例1之量子點的製造方法之製造步驟相似，相同之處在此不另贅述，其差別在於，在實施例3之混合步驟110中，碘化銅及醋酸銦的銅銦莫耳比為1：1。

另一方面，比較例3之量子點的製造方法製造一ZnCuInS₂量子點，比較例3之量子點的製造方法與實施例3之量子點的製造方法的差別在於，比較例1在混合步驟中並無加入含鋁前驅物(如實施例1之異丙醇鋁)；也就是說，利用比較例3的量子點的製造方法所製成之ZnCuInS₂量子點並無摻雜鋁元素。

為了說明利用本發明之實施例3之量子點的製造方法所製成之量子點的優勢，其係分別以365nm、400nm及450nm的光源激發實施例3所製成之ZnCuInS₂：Al量子點及比較例3所製成之ZnCuInS₂量子點，並分析其二者的光激發發光狀態。

由第7圖及第8圖可知，在光激發放射光的波長介於365nm-700nm的範圍內，實施例3所製成之ZnCuInS₂：Al量子點的光激發放射光強度在激發光365nm、400nm明顯優於無摻雜鋁元素的比較例3所製成之ZnCuInS₂量子點，且實施例3所製成之量子點具有較寬廣的光激發放射光的半高寬。另外，在第7圖中，透過鋁元素的摻雜，可在365nm及400nm波長激發下，激發出雙峰的短波長放射峰，藉此可擴展利用量子點的製造方法100所製成之量子點的半高寬。

總結上述，藉由實施例1、2及3與比較例1、2及3的分析結果可知，實施例1、2及3的所製成之量子點的光激發放射波的強度皆優於比較例1、2及3所製成之量子點的光激發放射波的強度，且實施例1、2及3所製成之量子點的光激發放射波的半高寬亦皆大於比較例1、2及3的光激發放射波的半高寬，顯示藉由本發明之量子點的製造方法於四元量子點之ZnCuInS₂量子點中摻雜鋁元素，可有效增加量子點的量子效率進而增加光激發放射光強度。

量子點之物性測試

為了更清楚地說明利用本發明之量子點的製造方法100所製成之量子點的優勢，係以實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點進行物性分析及比較。

請參閱下列表一，並請參照第3圖及第4圖，表一為實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點的物性表，並記載實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點於不同激發波長下的光激發放射波長及半高寬。由表一的實驗數據可知，實施例1所製成之量子點的激發放射光的半高寬在不同激發波長下皆大於比較例1所製成之量子點，且實施例1所製成之量子點的激發放射光的半高寬皆可大於110nm，顯示利用本發明之量子點的製造方法100，可有助於增加量子點的激發放射光的半高寬。

為了分析利用本發明之量子點的製造方法100所製成之量子點的成分及結構，係以X光繞射儀對實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點進行X光繞射分析。

請參閱第9圖，其繪示依照本發明實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點的XRD圖。由第9圖可知，實施例1所製成之ZnCuInS₂：Al量子點及比較例1所製成之ZnCuInS₂量子點的繞射主峰介於CuInS₂(CIS)量子點及ZnS之間，顯示實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點具有黃銅礦結構，且實施例1所製成之ZnCuInS₂：Al量子點的三個繞射主峰朝向閃鋅礦結構略為移動，這樣的位移表示合金化的產生；換句話說，量子點的製造方法100可製造四元合金的量子點。另外，由第9圖可知，實施例1所製成之量子點與比較例1所製成之量子點的結構相似，顯示摻雜鋁元素對於晶體結構不會有太大影響，使其維持量子點的基本光學性質。

製備並測試量子點發光元件

為了說明利用第1圖之量子點的製造方法100所製成之量子點的優勢，及不同規格的晶片對量子點之發光狀態的影響，係將實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點分別封裝於不同波長之藍光晶片，並以藍光作為激發光源，以形成量子點發光元件，再對各量子點發光元件進行物性分析及比較。

詳細來說，先將少量正己烷分別加入至實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點中，接著將實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點分別封裝在不同波長的晶片(450nm晶片、413nm晶片及385nm晶片)，以形成量子點發光元件，再將各量子點發光元件放置於真空皿中以去除正己烷。

請參閱第10圖、第11圖、第12圖及第13圖，第10圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的電致發光圖，第11圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的色度座標圖；第12圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的電致發光圖，第13圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的色度座標圖。

請一併參閱表二，表二為實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點分別封裝在不同晶片之發光元件的物性表，並記載各量子點發光元件的色度座標、相關色溫、演色性及發光效率等實驗數據。具體而言，係以20mA的驅動電流激發各量子點發光元件，並觀察各量子點發光元件的發光狀態，並進行物性分析。

由第10圖、第11圖、第12圖、第13圖及表二可知，450nm晶片及413nm晶片無法順利激發含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件，其二者的量子點發光元件的發光效率極低。而385nm晶片及413nm晶片則可激發含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件，並可激發出寬廣的放射峰。另一方面，因413nm晶片的強度較高，其將413nm晶片的量子點發光元件的色度座標拉至白光區域的下緣，385nm晶片則缺乏藍光波段，使其色度座標位於黃光區域。

含有利用量子點的製造方法100所製成之量子點的量子點發光元件，其可具有較優良的發光效率及演色性。仔細而言，量子點的製造方法100透過摻雜鋁元素，使量子點與封裝膠的親合性增加，提高量子點的分散性，藉此，於混合步驟110中添加含鋁前驅物，可有助於增加量子點的量子效率及半高寬。

值得一提的是，以波長為385nm的晶片封裝的含實施例1所製成之ZnCuInS₂：Al量子點之量子點發光元件在20mA的驅動電流下，可獲得色度座標為(0.49,0.44)、演色性為80且發光效率為9lm/W的白光量子點發光元件。藉此，可有助於解決一般習知的量子點發光元件演色性及發光效率不高的問題。

製備並測試含不同量子點重量百分比的量子點發光元件

為說明利用第1圖之量子點的製造方法100所製成之量子點的優勢，及不同量子點重量百分比對量子點之發光狀態的影響，係將實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點分別以不同的量子點重量百分比(10%、15%、20%、30%及50%)封裝於波長為385nm的晶片，並以藍光作為激發光源，以形成量子點發光元件，接著，對各量子點發光元件通以20mA的驅動電流，並對其進行物性測試及分析。

請參閱第14圖、第15圖、第16圖、第17圖、第20圖、第21圖及表三，第14圖繪示依照本發明之含實施例1 所製成之量子點的量子點發光元件的另一電致發光圖，第15圖繪示依照本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一色度座標圖；第16圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一電致發光圖，第17圖繪示依照含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的另一色度座標圖，第20圖為本發明之含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的影像，第21圖為本發明之含實施例1所製成之量子點的另一量子點發光元件的影像，其中第20圖中的量子點發光元件的量子點重量百分比為10%，第21圖中的量子點發光元件的量子點重量百分比為50%。

表三為實施例1所製成之量子點及比較例1所製成之量子點分別以量子點重量百分比為10%、15%、20%、30%及50%封裝的量子點發光元件在20mA驅動電流下的物性表，其記載各量子點發光元件的色度座標、相關色溫、演色性及發光效率等實驗數據。

由第14圖可知，量子點重量百分比為15%的含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的發光效率為最高。另外，由第15圖及第17圖可知，量子點重量百分比在10%、15%及20%的含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件能落在白光範圍(虛線內)，顯示其可製備出白光發光元件，如第20圖及第21圖所示。

由表三可知，含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的發光效率皆明顯優於含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的發光效率。仔細而言，量子點的製造方法100透過摻雜鋁元素，使量子點與封裝膠的親合性增加，並提高量子點的分散性，進而增加量子點發光元件的發光效率。

無論是封裝在不同波長的晶片或以不同量子點重量百分比封裝量子點，含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的發光效率皆明顯優於含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件的發光效率，顯示有透過摻雜鋁元素，可有效增加量子點發光元件的發光效率。

為了再更清楚地說明本發明之量子點的製造方法100採用一次合成法的優勢，係以比較例4與實施例1進行比較分析，其中比較例4之量子點的製造方法係使用非一次合成法，製造一核殼式的ZnCuInS₂：Al量子點，並搭配習知的熱注射法將鋁元素摻雜於量子點之殼層中。比較例4之核殼式量子點的製造方法的詳細步驟為現有技術，在此不另贅述。

請參閱第18圖，其繪示依照比較例4之量子點的製造方法所製成之量子點的放射光譜圖。又，比較例4係以不同的鋅鋁比製造核殼式量子點，並對各量子點進行光激發。

請參閱下列表四，並請一併參閱表一及第18圖，表四為比較例4所製成之量子點的物性表，其記載比較例4所製成之各鋅鋁比之量子點的光激發放射波長及半高寬。由表一及表四可知，在表一中，利用實施例1所製成之量子點的半高寬，其最寬可達204nm，而在表四中，利用比較例4所製成之量子點的半高寬，其最寬僅為83nm，顯示利用本發明之量子點的製造方法100可有效增加量子點的半高寬。

另外，以上述相同手法，對利用比較例4所製成之量子點進行封裝以製成一量子點發光元件，並對其進行物性測試，再與含比較例1所製成之量子點的量子點發光元件進行分析比較。

請參閱第19圖，其繪示含比較例4所製成之量子點的量子點發光元件的電致發光圖。請一併下列表五，表五為比較例4所製成之量子點(鋅鋁比為1：0.5)分別以量子點重量百分比為10%、15%、20%、30%及50%封裝的量子點發光元件在20mA驅動電流下的物性表，其記載各量子點發光元件的色度座標、相關色溫及演色性等實驗數據。

請再配合參照實施例1之第14圖、第15圖及表三。由表三及表五可知，含實施例1所製成之量子點的量子點發光元件的演色性明顯皆優於含比較例4所製成之量子點的量子點發光元件的演色性。藉此，利用本發明之量子點的製造方法100所製成之量子點，係能有效地提高量子點發光元件的演色性。

總結上述，本發明之量子點的製造方法係以一次合成法將鋁元素摻雜於四元的ZnCuInS₂量子點，以形成ZnCuInS₂：Al量子點。藉由鋁元素的摻雜，可增加量子點的量子效率，此外，透過一次合成法更能有效地增加量子點之放射波的半高寬，進而增加量子點發光元件的發光效率及演色性，並有助於製造高演色性的白光量子點發光元件。

另外，透過本發明之量子點的製造方法採用一次合成法，可有效降低製造成本及製造時間，藉此更有助於量子點的大量生產，且提供較佳效能的量子點，進而增加量子點應用的廣度。

雖然本揭示內容已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭示內容，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭示內容的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭示內容的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧量子點的製造方法

110‧‧‧混合步驟

120‧‧‧合成步驟

130‧‧‧純化步驟

Claims

一種量子點的製造方法，包含：一混合步驟，將至少一陽離子前驅物、至少一陰離子前驅物、一含鋁前驅物及一溶劑同時混合於一反應器中，並加熱該反應器至一混合溫度，以形成一混合溶液；一合成步驟，先將該混合溶液加熱至一持溫溫度，並維持一持溫時間後，再加熱該混合溶液至一合成溫度，以形成一量子點溶液，其中該合成溫度大於該持溫溫度；以及一純化步驟，將該量子點溶液進行純化，以獲得一量子點。
如申請專利範圍第1項所述的量子點的製造方法，其中該至少一陽離子前驅物包含：一含銅前驅物，其為一鹵化銅化合物或一醋酸銅化合物；一含銦前驅物，其為一醋酸銦化合物；以及一含鋅前驅物，其為一硬酯酸鋅化合物。
如申請專利範圍第1項所述的量子點的製造方法，其中該含鋁前驅物為一異丙醇鋁化合物。
如申請專利範圍第1項所述的量子點的製造方法，其中該至少一陰離子前驅物為一含硫前驅物，其為硫粉或一硫醇化合物。
如申請專利範圍第1項所述的量子點的製造方法，其中該含銅前驅物之銅元素及該含銦前驅物之銦元素的莫耳比為1：1-1：8。
如申請專利範圍第1項所述的量子點的製造方法，其中該含鋅前驅物之鋅元素與該含鋁前驅物之鋁元素的莫耳比為1：1-1：0.25。
如申請專利範圍第1項所述的量子點的製造方法，其中該溶劑包含一有機烯類化合物。
一種利用申請專利範圍第1項所述之製造方法所製成之量子點，其中該量子點為一非核殼結構，且該量子點摻雜一鋁元素，其中該量子點的激發放射光的半高寬大於110nm，該量子點的發光波長範圍為365nm-700nm。