一种量子点直接成膜的方法与流程

本发明属于量子点膜制备，尤其涉及一种量子点直接成膜的方法。

背景技术：

1、量子点是一种重要的低维半导体材料，其三个维度上的尺寸都不大于其对应的半导体材料的激子玻尔半径的两倍。量子点一般为球形或类球形，其直径常在2-20nm之间。常见的量子点由iv、ii-vi，iv-vi或iii-v元素组成。

2、随着光电探测技术的发展，应用于光电探测技术领域的物质也越来越广泛。在中波至长波红外波段工作的光学传感器有着许多应用，包括气体探测、热成像以及环境中危险物的探测等。自2004年机械剥离石墨烯成功以来，受超薄二维纳米材料的启发，低维半导体材料的探索和研究发展迅速，其中零维材料以量子点为典型代表。在光电应用领域，胶体量子点的量子限域效应明显，可提供液相处理器件的工艺平台，是构建低功耗和高性能光电探测器的基础，也是开发新一代高性能电子器件的新兴候选材料。

3、然而，现有技术常规的量子点膜制备方法往往包括制备量子点并清洗分离、制备量子点分散液并涂敷干燥成膜两个阶段，不仅操作繁琐、费时费力，还会存在量子点膜均匀性差、膜厚不一致等问题，进而影响量子点膜的光学性能；此外，随着量子点膜的进一步发展应用，其所附着的基底从简单的平面基底向曲面基底、三维结构基底扩展，进一步加剧了量子点膜均匀性差、膜厚不一致等问题。因此，目前亟需开发一种新型的量子点膜的制备方法。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种量子点直接成膜的方法，该方法不仅操作简单、制备成本低，还可以有效提高量子点膜的均匀性、膜厚一致性，提高成膜质量，尤其适用于曲面基底以及三维结构基底，适用范围更加广泛。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种量子点直接成膜的方法，在三维基地上涂敷前驱体溶液形成前驱体溶液层，选择与前驱体溶液互不相容的且导电的溶液作为导电层，涂敷在量子点前驱体溶液层的上部，通过导电线圈，在前驱溶液层表面的导电层产生涡流，而使导电层产生热量，使其温度达到量子点的合成温度。经过一定时间后，线圈电流停止加热，从而生成特定尺寸的量子点，形成量子点溶液层；

4、在得到的样品上部进行超声阵列，在超声阵列作用下，导电层从两侧被躯除，待导电层去除后，重新打开线圈电流，设置处理温度，在超声阵列的共同作用下量子点溶液层形成膜厚均匀、厚度可控的量子点薄膜。

5、进一步地，所述三维基底具有一个以上可涂敷的平面，包括圆柱、球台、球冠、球缺、薄板或ic芯片。

6、进一步地，所述导电层是在前驱体溶液上表面整层涂敷，或者采用喷墨打印、拓印的方式在前驱体溶液层的上表面形成图形化的导电层。

7、进一步地，所述导电溶液是可调节导电性能的导电溶剂或导电颗粒，密度小于前驱体溶液。

8、进一步地，所述导电线圈内通入5-500a的电流，频率为1.5-100khz。

9、进一步地，导电线圈产生的热量温度为100-300℃，导电线圈通电时间为1-30min。

10、进一步地，所述处理温度为50-100℃，时间为0.5-5min。

11、所述超声列阵是指平行于基底上部放置的向下发射超声波面的能量装置，施加超声波面后，基底的整个面会受到从中心到周围的超声波力的作用，在超声波的作用下，首先导电层会被溢出，其次根据所需薄膜的厚度，发射相应的超声波能量，最后获得所需的量子点溶液层。

12、进一步地，所述前驱体溶液的制备方法为：

13、1)将氧化铅粉末、油酸、十八稀混合搅拌，得到前驱体a溶液；

14、2)将硒粉溶于磷酸三辛酯溶液中，超声搅拌，得到前驱体b溶液；

15、3)将前驱体a溶液与前驱体b溶液混合，即得到前驱体溶液；

16、更进一步地，所述氧化铅粉末、油酸和十八稀的用量比为1.784g∶5.4ml∶32.56ml；所述硒粉和磷酸三辛酯溶液的用量比为1g∶10ml。

17、所述前驱体溶液的制备方法还可以为：

18、s1、将氧化铅粉末、油酸、十八稀混合搅拌，在氮气氛围下，在140℃下反应1h后停止充入氮气，抽真空，继续在140℃下反应1h，得到pb的前驱体；

19、s2、将六甲基二硅硫烷与十八烯超声混合，得到s的前驱体；

20、s3、将pb的前驱体和s的前驱体混合，得到前驱体溶液。

21、更进一步地，所述氧化铅粉末、油酸和十八稀的用量比为0.15g∶0.5ml∶1ml；所述四甲基硅烷与十八烯的体积比为0.21∶10。

22、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

23、本发明公开一种量子点直接成膜的方法，主要是在三维基底上涂敷量子点前驱体溶液层，选择与前驱体溶液互不相容的且导电的溶液作为导电层，涂敷在量子点前驱体溶液层的上部，通过导电线圈，在前驱体溶液层表面的导电层产生涡流，使导电层产生热量。通过增大线圈电流继续增加导电层的温度，使其温度达到量子点的合成温度，在溶液中形成大量成核点，然后量子点逐步生长。经过一定时间后，线圈电流停止加热，从而生成特定尺寸的量子点。量子点分散液在上部超声阵列作用下，导电层从两侧被躯除，前驱体溶液层形成膜厚均匀、厚度可控的量子点分散液薄膜。重新打开线圈电流，设置特定温度，使量子点分散液溶剂挥发，量子点在基底上形成高质量薄膜。该方法简单易行，量子点薄膜膜厚可控。

技术特征：

1.一种量子点直接成膜的方法，其特征在于，在三维基底上依次涂覆前驱体溶液和导电溶液，分别生成前驱体溶液层和导电层，通过导电线圈在导电层上产生涡流而产生热量，从而生成特定尺寸的量子点，形成量子点溶液层；

2.根据权利要求1所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，所述三维基底具有一个以上可涂敷的平面，包括圆柱、球台、球冠、球缺、薄板或ic芯片。

3.根据权利要求1所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，所述导电层是在前驱体溶液上表面整层涂敷，或者采用喷墨打印、拓印的方式在前驱体溶液层的上表面形成图形化的导电层。

4.根据权利要求1所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，所述导电溶液是可调节导电性能的导电溶剂或导电颗粒，密度小于前驱体溶液。

5.根据权利要求1所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，所述导电线圈内通入5-500a的电流，频率为1.5-100khz。

6.根据权利要求1所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，导电线圈产生的热量温度为100-300℃，导电线圈通电时间为1-30min。

7.根据权利要求1所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，所述处理温度为50-100℃，时间为0.5-5min。

8.根据权利要求1-7任一项所述的量子点直接成膜的方法，其特征在于，所述前驱体溶液的制备方法为：

技术总结本发明公开了一种量子点直接成膜的方法，属于量子点膜制备技术领域。具体方法为：在三维基底上依次涂覆前驱体溶液和导电溶液，分别生成前驱体溶液层和导电层，然后放入导电线圈内引入磁场，加热反应至溶液形成量子点后停止加热，得到量子点分散液；采用超声阵列将导电层溶液去除，得到量子点分散液薄膜后再进行加热处理固化成膜，即在三维基底上形成量子点膜。该方法简单易行，量子点薄膜膜厚可控。技术研发人员：王卓曼,李占宇受保护的技术使用者：知光量芯（苏州）半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9