生成量子点的方法、装置及利用该装置制备的材料

1.本发明涉及量子点材料制备领域，尤其涉及一种生成量子点的方法、装置及利用该装置制备的材料。


背景技术：

2.目前，现有制备量子点材料时,大部分装置中，量子点位置是随机不可控的。模板法和光刻蚀装置对量子点的制备在位置上可控，但模板的制备是不可控的，光刻蚀对量子点的量子效应影响较大。可控位置的量子点阵列制备是纳米材料研究者正在探索的内容,对少量个数量子点和需要形状的量子线的制备仍然是个困难,精确的定位生长更是公认的难题。
3.专利cn201120526391.2公开了“可控生成量子点的装置”，该发明使用溶液里面的量子点，通过给容器里的溶液量子点进行加压，从而使量子点合成后带电，再通过控制电极控制量子点。
4.但是，现有技术仍存在以下问题：专利cn201120526391.2公开的装置采用溶液存放量子点的方式来制备可控制的量子点和量子线，装置通电的时候，由于溶液是直接跟两极连接，容易使溶液里的量子点加压失败，会影响生产量子点效率和增加成本。
5.因此，有必要提出一种技术方案来解决现有技术中出现的影响生产量子点效率的问题。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种可控生成量子点的装置，所述装置采用的具体技术方案如下：
7.一种生成量子点的装置，该装置包括：
8.反应腔室，在所述反应腔室中的下端设置生长量子点的第一电极；
9.静电喷雾器，所述静电喷雾器装有含量子点材料的溶胶，
10.所述静电喷雾器向所述反应腔室喷洒所述溶胶形成静电喷雾；
11.第二电极，所述第二电极设置在所述反应腔室中的上端，在所述第二电极与所述第一电极之间施加可控电压形成电场，使静电喷雾中含量子点材料的带电液滴在所述电场的电场力的作用下向所述第一电极所在的位置沉降，在该第一电极上生长量子点。
12.优选的，所述第一电极为导体、半导体材料中的一种，所述第一电极进行表面刻蚀形成凸起。
13.优选的，所述装置还包括温控系统，所述温控系统包括温控器和电热器；其中所述电热器设置在所述第一电极下方；所述电热器与所述反应腔室外的所述温控器电连接。
14.优选的，所述静电喷雾器具备液体喷雾部和电压施加组件，所述液体喷雾部具有喷出液体的喷嘴，所述电压施加组件向前述液体喷雾部和作为相对于前述液体喷雾部的异极发挥功能的异极部之间施加电压，产生使前述液体在带电状态下从前述喷嘴的前端脱离
的静电力。
15.优选的，所述温控器可控制所述电热器的温度，所述电热器加热所述第一电极，使附着在所述第一电极表面的液体挥发。
16.优选的，所述生成量子点的装置还包括磁场生成装置，所述磁场生成装置设置在所述反应腔室的周围，调节该磁场生成装置产生的磁场可控制所述静电喷雾中的带电液滴在所述第一电极的落点。
17.一种生成量子点的方法，该方法包括：
18.向静电喷雾器中加装含量子点材料的溶胶；
19.对第一电极进行表面刻蚀，使得第一电极表面形成多个凸起，调节第一电极与第二电极之间的电压形成可控电场；
20.调节所述静电喷雾器的喷射速率，使所述反应腔室中的静电喷雾浓度保持稳定；
21.所述静电喷雾中含量子点材料的带电液滴在所述电场的电场力的作用下向所述第一电极所在的位置沉降，在该第一电极上生长量子点。
22.优选的，所述方法进一步包括：调节磁场生成装置产生的磁场，控制所述静电喷雾中的带电液滴在所述第一电极的落点。
23.优选的，所述方法进一步包括：加热所述第一电极，使得附着在该第一电极表面的液体挥发，液体挥发后再对第一电极做热处理，提高量子点的附着度。
24.一种使用如前所述的方法、装置制备的量子点材料。
25.使用本发明提供的方法、装置制备量子点材料，避免了施加电压过大导致装置发生故障。
附图说明
26.图1为生成量子点的装置示意图；
27.图2为液体喷雾部示意图；
28.图3为温控系统示意图。
具体实施方式
29.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施方式。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发明的保护范围。
30.下面对本发明实施例作进一步地详细描述。
31.如图1所示为本发明提供的生成量子点的装置，该装置包括：反应腔室1、静电喷雾器2、第一电极3、第二电极4。
32.作为示例性实施例，反应腔室1可以为一内部具有空腔且下方设有排液口6的反应室，优选的，反应腔室1的内壁应布置有绝缘材料，防止本发明提供的装置工作时发生漏电造成危害。
33.在反应腔室1中的下端设置用于生长量子点的第一电极3，所述第一电极3为导体、半导体材料中的一种，所述第一电极3进行表面刻蚀形成凸起；
34.静电喷雾器2，所述静电喷雾器2向所述反应腔室喷洒溶解有量子点材料的静电喷雾；
35.第二电极4，所述第二电极4设置在所述反应腔室1中的上端，在所述第二电极4与所述第一电极3之间施加电压形成可控电场，使静电喷雾中的量子点材料在所述可控电场的电场力的作用下向所述第一电极3所在的位置沉降，在该第一电极3上生长量子点。
36.由于尖端放电的原理，在所述第一电极3表面，凸起部分附近的电场大于非凸起部分附近的电场，由静电喷雾器2喷洒的带静电液滴会向凸起部分沉积。因此，通过调整所述第一电极3的表面刻蚀可以控制量子点的生长位置。
37.作为示例性实施例，本发明提供的装置还包括温控系统5，温控系统5可以包括温控器501和电热器502，其中电热器502设置在所述第一电极3下方；所述电热器502与所述反应腔室1外的所述温控器电连接。
38.所述温控器501可控制所述电热器502的温度，所述电热器502加热所述第一电极3，使附着在所述第一电极3表面的液体挥发。
39.作为示例性实施例，如图1所示的静电喷雾器2具备液体喷雾部20和电压施加组件25，液体喷雾部20具有喷出液体的喷嘴22，电压施加组件25向液体喷雾部20和作为相对于液体喷雾部20的异极发挥功能的异极部之间施加电压，具体而言，电压施加组件25可以在液体喷雾部20与第一电极3之间施加电压，使得第一电极3相对液体喷雾部20为异极，第二电极4相对液体喷雾部20为同极，产生使前述液体在带电状态下从前述喷嘴的前端脱离的静电力。
40.理所应当的，静电喷雾器2的喷嘴22应当设置在反应腔室1的上端部分，使得向反应腔室1喷洒的静电喷雾处于第一电极3与第二电极4之间。
41.图2是液体喷雾部20的剖视图。如图2所示，液体喷雾部20具备主体部21、喷嘴22和芯杆23。主体部21由绝缘材料形成，在其内部形成了液体流路21b。液体流路21b具有供给液体的液体供给口21a。喷嘴22具有贯通孔，此贯通孔以与主体部21的液体流路21b连通的方式设置在主体部21的前端。芯杆23由导电材料形成，被配置在主体部21的液体流路21b内及喷嘴22的贯通孔内。
42.在主体部21，为了将芯杆23向后端侧取出，设置了与液体流路21b连通的孔部21c。在该孔部21c内设置了密封部件24，以便将其与芯杆23之间的间隙密封，使得液体不泄漏。另外，在本实施方式中，作为密封部件24，使用了o型环，但不限于o型环，能够使用可进行密封的任意的部件。
43.而且，在位于主体部21的后端侧的芯杆23的后端设置了由绝缘材料形成的旋钮部23a，并且设置了由导电材料形成的电气配线连接部23b。电气配线连接部23b被设置成将旋钮部23a的大致中央贯通。
44.如图2所示，将来自电压施加组件25的电气配线与电气配线连接部23b连接。而且，如图2所示，通过将电气配线连接部23b配置成与芯杆23接触，将芯杆23和电气配线连接部23b电气性地连接。
45.作为一种实施方式，液体喷雾部20与第一电极3、第二电极4可以共用电压施加组件25，即，将电压施加组件25的一端电极接第一电极3，电压施加组件25的另一端电极接液体喷雾部20以及第二电极4。
46.作为一种实施方式，所述生成量子点的装置还可以包括磁场生成装置，所述磁场生成装置设置在所述反应腔室1的周围，调节该磁场生成装置产生的磁场，在洛伦兹力的影响下，可以进一步控制所述静电喷雾中的带电液滴在所述第一电极3的落点。
47.本发明实施例提供一种生成量子点的方法，该方法包括：
48.对第一电极3进行表面刻蚀，使得第一电极3表面形成多个凸起，将完成刻蚀后的第一电极3设置在反应腔室1内部靠近下端的位置，用于生长量子点。
49.在反应腔室1内部靠近上端的位置设置第二电极4，第一电极3与第二电极4之间相隔了一定距离，在第二电极4与第一电极3之间施加电压形成可控电场；
50.向静电喷雾器2中加装含量子点材料的溶胶，可以向静电喷雾器2施加与第一电极相异的电压，静电喷雾器2向所述反应腔室1喷洒溶解有量子点材料的静电喷雾，调节所述静电喷雾器的喷射速率，使所述反应腔室中的静电喷雾浓度保持稳定；
51.静电喷雾器2所喷洒出的静电喷雾所带电荷与第一电极3所带电荷相异，因此，静电喷雾中的量子点材料在所述可控电场的电场力的作用下向所述第一电极3沉降，在该第一电极3上生长量子点。
52.又由于第一电极3事先经过表面刻蚀处理，第一电极表面存在众多微小凸起，根据凸起放电的原理，在所述第一电极3表面，凸起附近的电场远大于非凸起部分附近的电场，因此，由静电喷雾器2喷洒的带静电液滴会向凸起部分沉积。
53.通过调整第一电极3的表面刻蚀可以控制量子点的生长位置。
54.作为一种示例性实施方式，所述方法还可以进一步包括：在反应腔室1周围设置磁场生成装置，调节该磁场生成装置产生的磁场，所述调节磁场的行为可以包括调节磁场的大小、方向，在洛伦兹力的影响下，控制所述静电喷雾中的带电液滴在第一电极3的落点。
55.当量子点生成后，关闭静电喷雾器2及第一电极3、第二电极4之间的电压，打开排液口6将反应腔室中多余的溶液排出，当液体液面到第一电极3上表面附近时，关闭排液口6，通过温控器501控制电热器502加热第一电极3，使得附着在该第一电极3表面的剩余液体挥发，加热的温度在30℃～50℃。
56.待液体挥发后再对第一电极3做热处理，提高量子点的附着度。
57.尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施方式,但是本领域的普通技术人员将意识到,在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下,各种改进、增加以及取代是可能的。