一种量子点及其制作方法、QLED和显示面板与流程

本申请涉及发光器件技术领域，特别涉及一种量子点及其制作方法、qled和显示面板。

背景技术：

量子点(quantumdot，简称qd)作为新型的发光材料，具有发光光谱窄、发光波长可调控、光谱纯度高等优点，以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(quantumdotlightemittingdiodes，简称qled)成为了目前新型显示器件研究的主要方向。

目前的量子点为镉系cdse/cds，即量子点核和量子点壳通过cdse/cds制成。但是cdse/cds含有毒重金属镉，目前无镉系是qd的发展趋势。目前的无镉系qd的量子点核的界面和量子点壳的界面之间存在俄歇复合现象，造成较多的无辐射跃迁，减弱了量子点的发光能力。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种量子点及其制作方法、qled和显示面板，用于减少量子点核的界面和量子点壳的界面之间的无辐射跃迁，加强量子点的发光能力。

第一方面，本申请实施例提供了一种量子点，该量子点包括量子点核、包覆在所述量子点核外部的电荷过渡层，以及包覆在所述电荷过渡层外部的量子点壳，其中，

所述电荷过渡层的主体材料内掺杂有金属离子，所述金属离子为电荷价态可变金属离子，金属离子的电荷价态包括量子点核中阳离子的电荷价态和量子点壳中阳离子的电荷价态。

在一种可能的实施方式中，所述金属离子为二价/三价的可变价金属离子。

在一种可能的实施方式中，所述金属离子包括锰离子、铁离子、铕离子、钴离子、镍离子中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述电荷过渡层的厚度位于1～10个原子层的厚度范围内。

在一种可能的实施方式中，所述金属离子在所述主体材料的掺杂质量小于5％。

在一种可能的实施方式中，所述电荷过渡层的主体材料与所述量子点核的材料相同，或，所述电荷过渡层的主体材料与相邻的所述量子点壳的材料相同。

在一种可能的实施方式中，所述量子点核的材料为磷化铟。

在一种可能的实施方式中，所述量子点壳包括包覆在所述量子点核外部的第一量子点壳，以及包覆在所述第一量子点壳外部的第二量子点壳；其中，所述第一量子点壳与所述量子点核的晶格失配度小于所述第二量子点壳与所述量子点核的晶格失配度。

在一种可能的实施方式中，所述第一量子点壳的材料为硒化锌，所述第二量子点壳的材料为硫化锌。

第二方面，本申请实施例提供了一种量子点的制作方法，该方法包括：

制作量子点核；

在所述量子点核外形成电荷过渡层；

在所述电荷过渡层外形成量子点壳；

其中，所述电荷过渡层的主体材料内掺杂有金属离子，所述金属离子为电荷价态可变金属离子，金属离子的电荷价态包括量子点核中阳离子的电荷价态和量子点壳中阳离子的电荷价态。

在一种可能的实施方式中，所述制作量子点核，包括：

将含有铟离子的长链脂肪酸溶液、含有锌离子的长链脂肪酸溶液溶解在非极性溶剂进行反应，得到前驱体溶液，其中，所述非极性溶剂的沸点高于150℃；

在所述前驱体溶液注入含有磷化合物的非极性溶剂，形成所述量子点核；其中，所述含有磷化合物的非极性溶剂与所述含有铟离子的长链脂肪酸溶液的摩尔比大于或等于60％。

在一种可能的实施方式中，在所述量子点核外形成电荷过渡层，包括：

在所述量子点核外部注入含有所述金属离子的长链脂肪酸溶液；

向所述含有所述金属离子的长链脂肪酸溶液注入含有磷化合物的非极性溶剂，形成掺杂有金属离子的所述电荷过渡层；其中，所述量子点核以及所述电荷过渡层中包括的所述含有磷化合物的非极性溶剂的摩尔量为第一摩尔，所述含有铟离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量为第二摩尔，所述第一摩尔等于所述第二摩尔。

在一种可能的实施方式中，在所述量子点核外形成电荷过渡层，包括：

在所述量子点核外部注入掺杂了含有所述金属离子以及锌离子的长链脂肪酸溶液；

向所述长链脂肪酸溶液注入只包含锌离子的长链脂肪酸溶液，形成掺杂了所述金属离子的所述电荷过渡层；其中，所述量子点核包括的含有铟离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量与所述电荷过渡层中包括的锌离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量相同。

在一种可能的实施方式中，所述金属离子包括锰离子、铁离子、铕离子、钴离子以及镍离子中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述金属离子在所述电荷过渡层的掺杂浓度小于5％。

在一种可能的实施方式中，在所述电荷过渡层外形成量子点壳，包括：

在所述电荷过渡层外部注入含有硫化合物的高沸点溶液以及辛硫醇，加热后冷却，形成所述量子点壳；其中，所述含有硫化合物的摩尔量与所述含有锌离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量相同。

第三方面，本申请实施例提供了一种量子点电致发光二极管，所述量子点电致发光二极管的发光层包括如第一方面任一项所述的量子点。

第四方面，本申请实施例提供了一种显示面板，所述显示面板的发光区域包括如第一方面任一项所述的量子点。

在本申请实施例中，量子点核和量子点壳之间设置了电荷过渡层，该电荷过渡层的主体材料内掺杂有金属离子，该金属离子为电荷价态可变金属离子，金属离子的电荷价态包括量子点核中阳离子的电荷价态和量子点壳中阳离子的电荷价态，因此在量子点核的界面和量子点壳的界面之间发生俄歇复合现象时，无辐射跃迁减少了。这样可以减少电激发过程中，量子点核由于缺陷态产生的晶格缺陷，加强了量子点的发光能力。

附图说明

图1为本申请实施例提供的量子点的一种纵向剖面示意图；

图2为本申请实施例提供的量子点的一种纵向剖面示意图；

图3为本申请实施例提供的量子点的一种纵向剖面示意图；

图4为本申请实施例提供的量子点的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

目前的无镉系qd的量子点核的界面和量子点壳的界面之间会造成较多的无辐射跃迁，减弱了量子点的发光能力。

鉴于此，本申请实施例提供了一种新的量子点，在量子点核和量子点壳之间设置过渡量子点核和量子点壳之间的电荷价态的电荷过渡层，以减少量子点核的界面和量子点壳的界面之间的无辐射跃迁，从而加强量子点的发光能力。

下面结合附图，对本申请实施例提供的量子点及其制作方法、qled和显示面板的具体实施方式进行详细地说明。附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本申请内容。

请参见图1，本申请实施例提供的一种量子点，该量子点包括量子点核10、包覆在量子点核外部的电荷过渡层20，以及包覆在电荷过渡层20外部的量子点壳30；其中，电荷过渡层20被配置为可以过渡量子点核10和量子点壳30之间的电荷价态。具体的，电荷过渡层20的主体材料内掺杂有金属离子，该金属离子为电荷价态可变金属离子，金属离子的电荷价态包括量子点核中阳离子的电荷价态和量子点壳中阳离子的电荷价态。

在一种可能的实施方式中，电荷过渡层20掺杂的金属离子可以是一价/二价的可变价金属离子，也可以是二价/三价的可变价金属离子，或者，也可以是三价/四价的可变价金属离子。

例如，本申请实施例中，量子点核10的材料可以是磷化铟(inp)，量子点壳30的材料可以是硫化锌(zns)。考虑到磷和硫的电荷价态，电荷过渡层20掺杂的金属离子可以是二价/三价的可变价金属离子，例如锰离子、铁离子或者铕离子、钴离子、镍离子等。又例如，金属离子可以是锰离子、铁离子、铕离子、钴离子以及镍离子中的至少两种，主要金属离子的电荷价态均与量子点核或量子点壳的电荷价态匹配，也就是与量子点核或量子点壳的电荷价态相同或者相近。

电荷过渡层20的主体材料可以与量子点核10的材料相同，例如，电荷过渡层20的主体材料可以是如上述的磷化铟。或者，电荷过渡层20的主体材料可以与量子点壳30的材料相同，例如，电荷过渡层20的主体材料可以是如上述的硫化锌。又或者，电荷过渡层20的主体材料也可能是与量子点核10以及量子点壳30的材料不相同的其他的材料。

如果电荷过渡层20所掺杂的金属离子本身会发光，可能会对量子点的发光造成影响。例如，如果电荷过渡层20所掺杂的金属离子是铕离子，那么由于铕离子本身会发红光，如果铕离子掺杂在绿色量子点或蓝色量子点，那么就会影响绿色量子点或蓝色量子点的发光造成影响。本申请实施例为了减少金属离子对量子点的发光的影响程度，电荷过渡层20所掺杂的金属离子尽量较少。例如，本申请实施例中的金属离子在电荷过渡层20的主体材料的掺杂量小于5％。或者，本申请实施例中的电荷过渡层20尽量较薄，以使得电荷过渡层20所掺杂的金属离子尽量较少。例如，本申请实施例中的电荷过渡层20的厚度位于1～10个原子层的厚度范围内。

在具体实施过程中，电荷过渡层20可以包括至少两层。例如，请参见图2，电荷过渡层20可以包括第一电荷过渡层201和第二电荷过渡层202。如图2所示，第一电荷过渡层201和第二过渡层202的分界线用虚线进行示意。这种情况下，第一电荷过渡层201的主体材料与量子点核10的材料相同，第二电荷过渡层202的主体材料与第一电荷过渡层201的主体材料相同，或者，第二电荷过渡层202的主体材料与量子点壳30的材料相同。

量子点壳30也可以包括至少两层。例如，请参见图3，量子电核30包括第一量子点壳301和第二量子点壳302共两层为例。图3中，第一量子点壳301和第二量子点壳302的分界线用虚线进行示意。第一量子点壳301包覆在量子点核10的外部，第二量子点壳302包覆在第一量子点壳301的外部。其中，第一量子点壳301与量子点核10的晶格失配度小于第二量子点壳302与量子点核10的晶格失配度。这样，第一量子点壳301在量子点核10到第二量子点壳302之间也起到了过渡电荷的作用，以减少量子点核10到第二量子壳302的无辐射跃迁，加强量子点的发光能力。

具体的，第一量子点壳301的材料可以为硒化锌(znse)，第二量子点壳302的材料可以为硫化锌。

需要说明的是，图3以电荷过渡层20是一层为例，在图3所示的结构中，电荷过渡层20同样可以是多层结构。

如上提供了一种量子点，下面介绍基于同一发明构思提供的上述量子点的制作方法，请参见图4，具体的制作流程如下。

s401、制作量子点核10；

s402、在量子点核外10形成电荷过渡层20；

s403、在电荷过渡层20外形成量子点壳30，电荷过渡层20的主体材料内掺杂有金属离子，金属离子为电荷价态可变金属离子，金属离子的电荷价态包括量子点核中阳离子的电荷价态和量子点壳中阳离子的电荷价态。

具体的，制作量子点核10时，首先可以将含有铟离子的长链脂肪酸溶液、含有锌离子的长链脂肪酸溶液在非极性溶剂中进行溶解，并加热使得含有铟离子的长链脂肪酸溶液、含有锌离子的长链脂肪酸溶液进行反应，得到前驱体溶液。再在前驱体溶液中注入含有磷化合物的非极性溶剂，以形成量子点核10。

其中，含有铟离子的长链脂肪酸溶液可以认为是铟源溶解在脂肪酸中得到的，其中，铟源可以是氯化铟、氧化铟。脂肪酸可以是油酸，作为铟源的配体，有利于提高铟源的反应速度。例如，含有铟离子的长链脂肪酸溶液可以是油酸铟。同样地，含有锌离子的长链脂肪酸溶液可以认为是锌源溶解在脂肪酸中得到的，其中，锌源可以是氯化锌、氧化锌。脂肪酸可以是油酸，作为锌源的配体，有利于提高锌源的反应速度。例如，含有锌化合物的长链脂肪酸溶液可以是油酸锌。含有磷化合物的非极性溶剂，可以认为是磷源溶解在非极性溶剂形成的。磷源可以是三甲基硅基磷p(tms)_3。这里的非极性溶剂可以是高沸点非极性溶剂，例如，沸点高于150℃的非极性溶剂，具体的，非极性溶剂可以是十八烯溶液，促进磷源分解、加快形成量子点核10的速度，提高量子点的粒度的均一性。

在制作量子点核10时，含有磷离子的非极性溶剂与含有铟离子的长链脂肪酸溶液的摩尔比大于或等于60％。示例性的，本申请实施例可以将0.1mmol油酸铟、0.1mmol油酸锌加入十八烯溶液中，并保持除水除氧维持氮气氛围环境下，加热到250℃～280℃反应后，得到前驱体溶液。再在前驱体溶液中注入含有0.08mmol的p(tms)_3的十八烯溶液，形成量子点核10。

形成量子点核10之后，可以在量子点核10的外部制作电荷过渡层20。根据电荷过渡层20的主体材料的不同，制作电荷过渡层20的过程也所有不同。

第一种情况：如果电荷过渡层20的主体材料与量子点核10的材料相同，制作电荷过渡层20时，首先可以在量子点核外部注入含有金属离子的长链脂肪酸溶液，再向含有金属离子的长链脂肪酸溶液注入含有磷离子的非极性溶剂，形成掺杂有金属离子的电荷过渡层20。

金属离子可以是上述的锰离子、铁离子、铕离子、钴离子以及镍离子中的至少一种，下面的介绍中以金属离子是锰离子为例。含有金属离子的长链脂肪酸溶液可以是油酸锰。含磷化合物的非极性溶剂是上述的含有p(tms)_3的十八烯溶液，以使得电荷过渡层20的主体材料与量子点核10的材料相同。

另外，量子点核10以及电荷过渡层20中包括的含有磷离子的非极性溶剂的摩尔量为第一摩尔，含有铟离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量为第二摩尔，第一摩尔等于第二摩尔。也就是电荷过渡层20的主体材料与量子点核10的材料相同，但是需要保证铟元素的量与磷元素的量的平衡。

示例性的，在制作电荷过渡层20时，可以在量子点核10的外部注入0.001mmol的油酸锰，再注入含有0.02mmol的p(tms)3的十八烯溶液，形成掺杂了锰离子的电荷过渡层20。在制作量子点核10时，温度保持在250℃～280℃范围内，之后注入油酸锰和含有p(tms)3的十八烯溶液，由于油酸锰和含有p(tms)3的十八烯溶液不在加热设备中，所以在量子点核10的外部注入油酸锰和含有p(tms)3的十八烯溶液后，温度会有所降低，例如温度可能位于220℃～250℃范围内。因为锰离子本身发光，为了减少锰离子对量子点的发光的影响，这里锰离子在电荷过渡层20的掺杂浓度小于5％。可能的实施方式中，电荷过渡层20的厚度位于1-10个原子层的厚度范围内。

第二种情况：如果电荷过渡层20的主体材料与量子点壳30的材料相同，制作电荷过渡层20时，首先可以在量子点核外部注入含有金属离子以及锌离子的长链脂肪酸溶液，之后再注入含有硫源或硒源的非极性溶剂，形成掺杂有金属离子的电荷过渡层20。

与第一种情况的不同之处在于，含有金属离子以及锌离子的长链脂肪酸溶液可以是掺杂了锰化合物的油酸锌，油酸锌与含硫化合物的非极性溶剂，即含有p(tms)_3的十八烯溶液反应之后，再注入只包含锌离子的长链脂肪酸溶液，即纯油酸锌进行反应，以使得电荷过渡层20的主体材料与量子点壳30的材料相同。同样，为了保证铟元素的量与磷元素的量的平衡，形成量子点核10的含有铟离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量，与形成电荷过渡层的锌离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量相同。

示例性的，在制作电荷过渡层20时，可以在量子点核10的外部注入0.02mmol含锰化合物的油酸锌，再注入含有0.08mmol的油酸锌，形成掺杂了锰离子的电荷过渡层20。与第一种情况相同，这里锰离子在电荷过渡层20的掺杂浓度小于5％，例如锰离子在电荷过渡层20的掺杂浓度是3％。可能的实施方式中，电荷过渡层20的厚度位于1-10个原子层的厚度范围内。

制作电荷过渡层20之后，继续在电荷过渡层20的外部制作量子点壳30。具体的，本申请实施例可以在电荷过渡层20的外部注入含硫化合物的高沸点溶液与配体，例如，在电荷过渡层20的外部注入含硫化合物的非极性溶液，并以辛硫醇作为配体，加热后冷却，形成量子点壳30。其中，含硫化合物的非极性溶液的摩尔量与含有锌离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量相同。

示例性的，在电荷过渡层20的外部注入1mmol的三丁基膦-硫加合物(s-tbp)的十八烯溶液，并搭配1.2ml1-辛硫醇。之后加热，将温度加热至300℃左右，加热例如120min左右，使得含有s-tbp的十八烯溶液和1-辛硫醇反应，得到量子点壳30。这里的s-tbp可以通过1mmol的硫粉与1.25ml的tbp在1.25ml1-十八烯(ode)溶液中溶解所得。

在可能的实施方式中，量子点壳30可以制作为多层，例如上述的第一量子点壳301和第二量子点壳302。具体地，在制作量子点壳30时，可以先制作第一量子点壳301，再制作第二量子点壳302。例如，在电荷过渡层20的外部先注入第一摩尔含有硒化合物的非极性溶液以及辛硫醇，加热后冷却，形成第一量子点壳301。在第一量子点壳301的外部先注入第二摩尔含有硫化合物的非极性溶液以及辛硫醇，加热后冷却，形成第二量子点壳302。其中，第一摩尔与第二摩尔的总和与上述含有锌离子的长链脂肪酸溶液的摩尔量相同。

示例性的，在电荷过渡层20的外部注入0.5mmol的se-tbp的十八烯溶液，并注入0.5ml1-辛硫醇。将温度加热至300℃左右，加热例如120min左右，使得含有se-tbp的十八烯溶液和1-辛硫醇反应，得到第一量子点壳301。冷却至室温。在第一量子点壳301的外部注入0.5mmol的含有s-tbp的十八烯溶液注入，并注入0.5ml1-辛硫醇。将温度加热至300℃左右，加热例如120min左右，使得含有s-tbp的十八烯溶液和1-辛硫醇反应，得到第二量子点壳302。其中，se-tbp可以通过将1mmol的硒粉与1.25ml的tbp在1.25mlode溶液中溶解所得。

得到量子点之后，可以采用乙酸乙酯和甲苯交替洗涤3-4次，得到纯化的量子点，以待用。例如通过量子点制作量子点电致发光二极管或显示面板。

示例性的，基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种量子点电致发光二极管，该量子点电致发光二极管的发光层通过上述的量子点制备所得。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种显示面板，该显示面板的发光区域包括上述的量子点。

在制作显示面板时，具体可以在已经依次设置了空穴注入层、空穴传输层的tft基板上旋涂20mg/ml浓度的上述量子点溶液，形成发光层。再在发光层上面沉积zno纳米颗粒作为电子传输层，然后真空蒸镀电极，封装后得到显示面板。

综上，在本申请实施例中，量子点核和量子点壳之间设置了电荷过渡层，该电荷过渡层的主体材料内掺杂有金属离子，该金属离子为电荷价态可变金属离子，金属离子的电荷价态包括量子点核中阳离子的电荷价态和量子点壳中阳离子的电荷价态，起到缓冲电荷的作用，因此在量子点核的界面和量子点壳的界面之间发生俄歇复合现象时，无辐射跃迁减少了。这样可以减少电激发过程中，量子点核由于缺陷态产生的晶格缺陷，加强了量子点的发光能力。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。