量子点材料及其制备方法和发光器件与流程

本技术涉及半导体领域，尤其涉及一种量子点材料及其制备方法和发光器件。

背景技术：

1、量子点具有荧光量子产率高、单色性佳、激发光谱宽、发射光谱窄以及光谱连续可调等特点，而且，量子点具有可溶液加工，制备操作简单等优势，因此，被广泛应用于显示、照明、太阳能、生物标记等诸多领域。

2、量子点表面通常连接有配体。在量子点的合成过程中，表面配体作为封端剂、稳定剂引入，它影响着量子点的成核过程，控制着量子点的生长速率、反应途径、颗粒形态及粒度分布等；配体分子通过孤对电子与量子点表面的金属离子存在空的原子轨道形成配位键，进一步影响量子点的电子及能级结构。

3、配体在量子点表面存在着类似于“吸附-解吸”的动态过程；表面配体多是有机物，具有较大的空间结构，并在量子点之间产生静电斥力，有效防止量子点聚沉，保证量子点的稳定性；然而，动态性是以牺牲量子点结构框架的稳定性为代价。随着外部环境的变化，例如，溶剂极性、存储温度、光照、水、氧等因素发生改变时，配体的动态平衡很容易受到破坏，导致量子点表面配体的含量发生不可逆的变化，进而影响量子点的光电性质。

4、如何保持量子点表面配体的连接稳定性，是进一步改善量子点结构框架的稳定性和光电性质的关键，对量子点材料商业化应用前景至关重要。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术提供一种量子点材料及其制备方法和发光器件，旨在提高量子点表面配体的连接稳定性。

2、本技术实施例是这样实现的：

3、第一方面，本技术提供一种量子点材料的制备方法，包括以下步骤：

4、提供量子点溶液，所述量子点溶液包括表面连接有配体的量子点；

5、向所述量子点溶液中加入烷基金属化合物，然后通入氧化气体，得到量子点材料；

6、其中，所述配体包括具有含氧端基的第一配体，且所述含氧端基与所述量子点表面连接；所述烷基金属化合物的结构通式为mrx，m为金属原子，r为烷烃基，x为所述金属原子的价态的绝对值。

7、可选的，在本技术的一些实施例中，所述烷基金属化合物包括al(ch3)3、al(c2h5)3、zn(ch3)2、zn(c2h5)2、cd(ch3)2、cd(c2h5)2、ch3li、ch3k、c4h9li、be(ch3)2、sn(ch3)4、sn(c2h5)4中的一种或多种；和/或，

8、所述第一配体还具有取代或未取代的烷基链，所述烷基链的碳原子数为6～20个，所述含氧端基与烷基链相连，所述含氧端基包括羧基、膦氧基、磷酸基。

9、可选的，在本技术的一些实施例中，所述第一配体包括油酸、三辛基氧膦、十八烷基磷酸、巯基乙酸、十四烷基磷酸、氯化十八烷基酸、16-巯基十六烷基酸中的一种或多种；和/或，

10、所述配体还包括第二配体，所述第二配体具有配位基团，所述配位基团选自胺基和巯基中的一种或两种，所述第二配体选自油胺、辛胺、三辛胺、辛硫醇、十二硫醇、十六硫醇、异辛硫醇中的一种或多种。

11、可选的，在本技术的一些实施例中，所述量子点的平均粒径为d；

12、当3nm≤d≤6nm时，所述烷基金属化合物和所述量子点的摩尔比为(10～20)：1；或者，

13、当6nm＜d≤10nm时，所述烷基金属化合物和所述量子点的摩尔比为(5～10)：1；或者，

14、当10nm＜d≤15nm时，所述烷基金属化合物和所述量子点的摩尔比为(1～5)：1；或者，

15、当15nm＜d≤20nm时，所述烷基金属化合物和所述量子点的摩尔比为(0.1～1)：1。

16、可选的，在本技术的一些实施例中，通入氧化气体时：

17、所述氧化气体包括氧气和臭氧中的一种或两种；和/或，

18、所述氧化气体的流量为1～10ml/min；和/或，

19、每100mg所述表面连接有配体的量子点对应通入所述氧化气体的时间为3～10min。

20、可选的，在本技术的一些实施例中，所述量子点溶液的溶剂包括碳原子数为8～16的直链烷烃溶剂、碳原子数为8～16的包含支链的烷烃溶剂、碳原子数为5～16的环烷烃溶剂以及碳原子数为7～16的芳烃溶剂中的一种或多种；可选地，所述碳原子数为8～16的直链烷烃溶剂选自辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷中的一种或多种；可选地，所述碳原子数为8～16的包含支链的烷烃溶剂选自2-甲基辛烷、3-乙基庚烷、2,2-二甲基辛烷、1-环己基癸烷中的一种或多种；可选地，所述碳原子数为5～16的环烷烃溶剂选自环辛烷、环庚烷、环己烷、环戊烷中的一种或两种；可选地，所述碳原子数为7～16的芳烃溶剂选自辛基苯、甲苯、二甲苯中的一种或多种。

21、第二方面，本技术提出一种量子点材料，所述量子点材料由上述制备方法制得。

22、第三方面，本技术提出一种量子点材料，包括：量子点、配体以及金属氧化物层，所述配体包括具有含氧端基的第一配体，所述含氧端基与所述量子点表面连接，所述金属氧化物层包覆在所述量子点表面，且包裹住所述第一配体与所述量子点表面的连接处。

23、可选的，在本技术的一些实施例中，所述金属氧化物层的材料选自氧化锌、氧化铝、氧化镉、氧化锂、氧化锡、氧化铍、氧化钾中的一种或多种；和/或，

24、所述第一配体还具有取代或未取代的烷基链，所述烷基链的碳原子数为6～20个，所述含氧端基与烷基链相连，所述含氧端基包括羧基、膦氧基、磷酸基；可选地，所述第一配体包括油酸、三辛基氧膦、十八烷基磷酸、巯基乙酸、十四烷基磷酸、氯化十八烷基酸、16-巯基十六烷基酸中的一种或多种；和/或，

25、所述配体还包括第二配体，所述第二配体具有配位基团，所述配位基团选自胺基和巯基中的一种或两种，可选地，所述第二配体选自油胺、辛胺、三辛胺、辛硫醇、十二硫醇、十六硫醇、异辛硫醇中的一种或多种；和/或，

26、所述配体中，所述第一配体的重量百分含量大于等于50％。

27、可选的，在本技术的一些实施例中，所述量子点材料中，所述配体的重量百分含量为8～20％；和/或，

28、所述量子点材料中，所述金属氧化物层的厚度为0.1～1nm；和/或，

29、所述量子点包括单一结构量子点或核壳结构量子点，所述单一结构量子点的材料、核壳结构量子点的核材料及核壳结构量子点的壳层材料分别选自ii-vi族化合物、iv-vi族化合物、iii-v族化合物和i-iii-vi族化合物中的至少一种，所述ii-vi族化合物选自cds、cdse、cdte、zns、znse、znte、zno、hgs、hgse、hgte、cdses、cdsete、cdste、znses、znsete、znste、hgses、hgsete、hgste、cdzns、cdznse、cdznte、cdhgs、cdhgse、cdhgte、hgzns、hgznse、hgznte、cdznses、cdznsete、cdznste、cdhgses、cdhgsete、cdhgste、hgznses、hgznsete及hgznste中的至少一种，所述iv-vi族化合物选自sns、snse、snte、pbs、pbse、pbte、snses、snsete、snste、pbses、pbsete、pbste、snpbs、snpbse、snpbte、snpbsse、snpbsete、snpbste中的至少一种，所述iii-v族化合物选自gan、gap、gaas、gasb、aln、alp、alas、alsb、inn、inp、inas、insb、ganp、ganas、gansb、gapas、gapsb、alnp、alnas、alnsb、alpas、alpsb、innp、innas、innsb、inpas、inpsb、gaalnp、gaalnas、gaalnsb、gaalpas、gaalpsb、gainnp、gainnas、gainnsb、gainpas、gainpsb、inalnp、inalnas、inalnsb、inalpas及inalpsb中的至少一种，所述i-iii-vi族化合物选自cuins2、cuinse2及agins2中的至少一种。

30、第四方面，本技术提出一种发光器件，包括阳极、发光层和阴极，所述发光层的材料包括量子点材料，所述量子点材料由上文所述的制备方法制得，或者，所述量子点材料包括上文所述的量子点材料。

31、可选的，在本技术的一些实施例中，所述阳极和所述阴极各自独立地选自掺杂金属氧化物电极、金属与金属氧化物的复合电极、石墨烯电极、碳纳米管电极、金属电极或合金电极，所述掺杂金属氧化物电极的材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌及铝掺杂氧化镁中的一种或多种，所述金属与金属氧化物的复合电极选自azo/ag/azo、azo/al/azo、ito/ag/ito、ito/al/ito、zno/ag/zno、zno/al/zno、tio2/ag/tio2、tio2/al/tio2、zns/ag/zns或者zns/al/zns，所述金属电极的材料选自ag、al、cu、mo、au、pt、si、ca、mg及ba中的一种或多种；和/或，

32、所述发光器件还包括设于所述阴极和所述发光层之间的电子传输层，所述电子传输层的材料选自金属氧化物、掺杂金属氧化物、ⅱ-ⅵ族半导体材料、ⅲ-ⅴ族半导体材料及ⅰ-ⅲ-ⅵ族半导体材料中的至少一种，所述金属氧化物选自zno、tio2、sno2中的至少一种；所述掺杂金属氧化物中的金属氧化物选自zno、tio2、sno2中的至少一种，掺杂元素选自al、mg、li、in、ga中的至少一种，所述ⅱ-ⅵ半导体族材料选自zns、znse、cds中的至少一种；所述ⅲ-ⅴ半导体族材料选自inp、gap中的至少一种；所述ⅰ-ⅲ-ⅵ族半导体材料选自cuins、cugas中的至少一种；和/或，

33、所述发光器件还包括设于所述阳极和所述发光层之间的空穴传输层，所述空穴传输层的材料选自4,4'-n,n'-二咔唑基-联苯、n,n'-二苯基-n,n'-双(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4”-二胺、n,n'-二苯基-n,n'-双(3-甲基苯基)-(1,1'-联苯基)-4,4'-二胺、n,n'-双(3-甲基苯基)-n,n'-双(苯基)-螺、n,n'-二(4-(n,n'-二苯基-氨基)苯基)-n,n'-二苯基联苯胺、4,4',4'-三(n-咔唑基)-三苯胺、4,4',4'-三(n-3-甲基苯基-n-苯基氨基)三苯胺、聚[(9,9'-二辛基芴-2,7-二基)-co-(4,4'-(n-(4-仲丁基苯基)二苯胺))]、聚(4-丁基苯基-二苯基胺)、聚苯胺、聚吡咯、聚(对)亚苯基亚乙烯基、聚(亚苯基亚乙烯基)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]和聚[2-甲氧基-5-(3',7'-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]、铜酞菁、芳香族叔胺、多核芳香叔胺、4,4'-双(对咔唑基)-1,1'-联苯化合物、n,n,n',n'-四芳基联苯胺、pedot:pss及其衍生物、聚(n-乙烯基咔唑)及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯及其衍生物、聚(9,9-辛基芴)及其衍生物、聚(螺芴)及其衍生物、n,n'-二(萘-1-基)-n,n'-二苯基联苯胺、螺npb、掺杂石墨烯、非掺杂石墨烯、c60、掺杂或非掺杂的nio、掺杂或非掺杂的moo3、掺杂或非掺杂的wo3、掺杂或非掺杂的v2o5、掺杂或非掺杂的p型氮化镓、掺杂或非掺杂的cro3、掺杂或非掺杂的cuo中的至少一种；和/或，

34、所述发光器件还包括设于所述阳极和所述发光层之间的空穴注入层，所述空穴注入层的材料选自2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、pedot、pedot:pss、pedot:pss掺有s-moo3的衍生物、4,4',4'-三(n-3-甲基苯基-n-苯基氨基)三苯胺、聚三苯胺、四氰基醌二甲烷、酞菁铜、氧化镍、氧化钼、氧化钨、氧化钒、硫化钼、硫化钨及氧化铜中的至少一种。

35、本技术提供的技术方案，通过利用烷基金属化合物与第一配体上的氧发生反应，通入氧化气体状态下在量子点表面形成金属氧化物层，金属氧化物层将配体的端基锁定在量子点表面，消除“吸附-解吸”的动态过程，在外部环境发生变化时也可以保持量子点表面配体的稳定状态。