一种高稳定白光ZnCuGaInS/ZnS量子点及其合成方法

本发明属于白光量子点材料合成及相应光致与电致发光器件领域，特别涉及可用于高稳定电致发光器件的高质量白光量子点合成。

背景技术：

1、近年来，白色发光二极管(wled)已成为照明和显示行业的主要焦点。目前，利用涂有黄色荧光粉(如yag:ce3+)的蓝光发光二极管制成的wled存在成本高和显色指数(cri)低的问题。单组分白光量子点作为一种单相发光体，可提供宽广的发射范围和较大的斯托克斯位移，从而减少量子点混合物之间的淬灭，为wled提供了广阔的应用前景。但单组分白光量子点的稳定性差是普遍存在的一个问题，其中包括光致发光和电致发光下的稳定性。光致发光的稳定性与量子点表面的一些缺陷相关，电致发光的稳定性涉及单组分白光中不同发光中心的电荷分布不均，因此单组分白光的应用受到限制。综上所述，急需开发一种有效的策略能钝化量子点表面的缺陷和均衡各发光中心的电荷分布提高白光量子点的稳定性。

技术实现思路

1、为了解决白光量子点不稳定的问题，本发明提供了一种高稳定白光zncugains/zns量子点及其合成方法，可有效钝化量子点表面缺陷和增加一个发光中心并均衡白光量子点中不同发光中心的电荷分布从而提升白光量子点光致发光和电致发光的稳定性。

2、本发明通过如下技术方法实现上述目的，一种高稳定白光zncugains/zns量子点，通过在zncugas/zns量子点中掺杂in3+，填补了zncugas/zns量子点表面中的ga空位和增加一个发光中心并均衡了量子点中各发光中心的电荷分布。

3、上述zncugains/zns量子点的合成方法，包括如下步骤：

4、1)将锌盐溶解在十八烯和油酸中并在150～200℃下搅拌溶解，作为1号锌前驱体溶液用于第一层壳层包覆；

5、2)将锌盐溶解在十八烯、正十二硫醇和油酸中并在150～200℃下搅拌溶解，作为2号锌前驱体溶液用于第二层壳层包覆；

6、3)将锌盐溶解在十八烯和正十二硫醇中并在150～200℃下搅拌溶解，作为3号锌前驱体溶液用于第三层壳层包覆；

7、4)在反应烧瓶中加入锌盐、铜盐、镓盐、硫源、铟盐、油胺和正十二硫醇，在n2环境下200～250℃恒温反应5～20min后，加入步骤1)中的1号锌前驱体溶液反应40～90min；

8、5)向步骤4)的反应烧瓶中加入步骤2)中的2号锌前驱体溶液在n2环境下200～250℃恒温反应20～60min；

9、6)向步骤5)的反应烧瓶中加入步骤3)中的3号锌前驱体溶液在n2环境下200～250℃恒温反应40～90min后停止反应，待溶液冷却得到zncugains/zns量子点原液；

10、7)在步骤6)得到的zncugains/zns量子点原液加入提纯溶剂离心，再分散在有机溶剂中得到高稳定白光zncugains/zns量子点。

11、进一步的，步骤1)中，十八烯与油酸的体积比为1：2～4。

12、进一步的，步骤2)中，十八烯、正十二硫醇与油酸的体积比为1:1:2～4。

13、进一步的，步骤3)中，十八烯和正十二硫醇的体积比为1:1～2。

14、进一步的，步骤1、2、3)中，锌盐为醋酸锌、硬脂酸锌、碳酸锌中任意一种；前驱体溶液浓度为0.5～1mol/l。

15、进一步的，步骤4)中，所述锌盐为碘化锌、氯化锌、溴化锌中任意一种；铜盐为碘化亚铜、氯化亚铜中任意一种；镓盐为乙酰丙酮镓、碘化镓、氯化镓中任意一种；硫源为单质硫和硫脲中任意一种；铟盐为乙酰丙酮铟、碘化铟、氯化铟中任意一种。

16、进一步的，步骤4)中，所述锌盐、铜盐、镓盐、硫源和铟盐摩尔比为1:0.04:0.3:0.6:0.01～0.03；油胺和正十二硫醇的体积比为1:0.3～0.6。

17、进一步的，步骤7)中，所述提纯溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中任意一种或几种，有机溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯中任意一种。

18、进一步的，步骤7)中，所述提纯溶剂与zncugains/zns量子点原液的体积比为1:2～5。

19、与现有技术相比，本发明提出一种高稳定白光zncugains/zns量子点及其合成方法。zncugains/zns量子点中的in3+可填补量子点中的ga空位钝化表面缺陷以提高光致发光的稳定性，此外zncugains/zns量子点各发光中心的电荷分布均衡使得wled的电致光谱的稳定性提高并具备更优异的电致发光性能。较zncugas/zns量子点，本发明合成的zncugains/zns量子点的存储稳定性可提高69％～95％，水稳定性可提高88％～127％，热稳定性可提高125％～350％。以zncugains/zns量子点制备的wled的cri可提升10％-30％，亮度提升13～27％，外量子效率(eqe)提升25～33％。

技术特征：

1.一种高稳定白光zncugains/zns 量子点，其特征在于，通过在zncugas/zns量子点中掺杂in3+，填补了zncugas/zns量子点表面中的ga空位和增加了一个发光中心并均衡了量子点中各发光中心的电荷分布。

2. 如权利要求1所述的高稳定白光zncugains/zns 量子点的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1）中，十八烯与油酸的体积比为1：2~4。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2）中，十八烯、正十二硫醇与油酸的体积比为1:1:2~4。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3）中，十八烯和正十二硫醇的体积比为1:1~2。

6. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1、2、3）中，锌盐为醋酸锌、硬脂酸锌、碳酸锌中任意一种；前驱体溶液浓度为0.5~1 mol/l。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4）中，所述锌盐为碘化锌、氯化锌、溴化锌中任意一种；铜盐为碘化亚铜、氯化亚铜中任意一种；镓盐为乙酰丙酮镓、碘化镓、氯化镓中任意一种；硫源为单质硫和硫脲中任意一种；铟盐为乙酰丙酮铟、碘化铟、氯化铟中任意一种。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤4）中，所述锌盐、铜盐、镓盐、硫源和铟盐摩尔比为1:0.04:0.3:0.6:0.01~0.03；油胺和正十二硫醇的体积比为1:0.3~0.6。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤7）中，所述提纯溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇中任意一种或几种，有机溶剂为正己烷、正庚烷、正辛烷、甲苯中任意一种。

10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤7）中，所述提纯溶剂与zncugains/zns量子点原液的体积比为1:2~5。

技术总结
本发明公开了一种高稳定白光ZnCuGaInS/ZnS量子点及其合成方法，通过在ZnCuGaS/ZnS量子点中掺杂In<supgt;3+</supgt;，填补了ZnCuGaS/ZnS量子点表面中的Ga空位和增加了一个发光中心并均衡了量子点中各发光中心的电荷分布使得WLED的电致光谱的稳定性提高。较ZnCuGaS/ZnS量子点，ZnCuGaInS/ZnS量子点的热稳定性可提高350%，ZnCuGaInS/ZnS量子点制备的WLED在光谱稳定性、显色指数、亮度和外量子效率等方面均有较大改善。

技术研发人员：曾海波,蒋江元,张帅,相恒阳,杨林翔
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15