專利名稱：白光量子點(diǎn)的制備方法
白光量子點(diǎn)的制備方法
駄領(lǐng)域
本發(fā)明是涉及一種量子點(diǎn)的制備方法，特別是涉及一種可發(fā)射白光的量 子點(diǎn)的制備方法。
背景獄
目前，熒光粉的制備方式有以下幾種:高溫?zé)Y(jié)法(sintering)、溶膠-凝膠法 (sol-gel)、微波加熱法(micro-wavehyperthermia)等。其中，高溫?zé)Y(jié)法顧名思 義即是通過高溫(〉1000。C)加速氧化物間的擴(kuò)散，以達(dá)到形成化合物的目的。 然而，由于氧化物間的擴(kuò)散過程緩慢，因此需長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)。而，溶膠-凝膠 法則是先在低溫下形成前驅(qū)物(precursor)，接著，將此前驅(qū)物在高溫下進(jìn)行固 態(tài)擴(kuò)散反應(yīng)(solid state diffbsional reaction),以制得熒光粉，故屬于二次制程。 此外，微波加熱法則是以微波為加熱源，利用微波具有局部快速加熱的特性， 進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散反應(yīng)。然而，上述制備方式僅能制備發(fā)射單色光的熒光粉。在 傳統(tǒng)熒光粉中，由于晶格場(chǎng)(lattice filed)作用與電子云(electron cloud)膨脹的效 果不同，可通過摻雜不同活性元素調(diào)整熒光粉的發(fā)光波長(zhǎng)。然而，由于熒光 粉的發(fā)光機(jī)理屬于分子軌道(不同軌道f-d，或相同軌道f-f)間的能量轉(zhuǎn)移，使 得這些熒光粉只有在某些光激發(fā)波段可被激發(fā)，且其能量損失較大。
一般而言，熒光粉主要用于顯色，意即發(fā)光。例如，在具有節(jié)能特性的 發(fā)光二極管中，熒光粉更獲得廣泛的應(yīng)用。有鑒于石化能源逐漸枯竭，使得 具有節(jié)能特性的發(fā)光二極管在照明的應(yīng)用上更加具有潛力，特別是白光發(fā)光 二極管。
目前制作白光發(fā)光二極管的方式主要有兩類 一為多晶粒型發(fā)光二極管 發(fā)光方式，即將紅、綠、藍(lán)三種晶粒同時(shí)封裝，則此三原色會(huì)混成白光；一 為單晶粒型發(fā)光二極管發(fā)光方式，即利用單一發(fā)光二極管晶粒搭配各色熒光 粉來混成白光，目前使用的方法主要是利用藍(lán)光發(fā)光二極管晶粒與黃光熒光 粉(釔鋁石榴石熒光粉，簡(jiǎn)稱YAG熒光粉)所發(fā)出的光混合成白光，或利用紫
4外光發(fā)光二極管晶粒、激發(fā)藍(lán)光、綠光及紅光熒光粉，使混合成白光。
另外，若使用紫外光芯片激發(fā)熒光粉而發(fā)射白光的方式，則需要同時(shí)混
合藍(lán)、綠、紅三色熒光粉，且此三種熒光粉的衰退與其發(fā)光效率都不相同，
因此也增加了工藝及設(shè)計(jì)的困難度。
由上述可知，目前現(xiàn)行的熒光粉皆為單色光，若要得到白光需混合兩種
或兩種以上的光。因此，也增加白光發(fā)二極管的成本及工藝的困難度。
因此，需要一種不需要混光即可發(fā)射白光的新材料及其制備方法，且上
述制備方法不僅可節(jié)省白光發(fā)光二極管的制作成本，同時(shí)也可解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明之一目的是提供一種白光量子點(diǎn)的制備方法。上述白光量
子點(diǎn)具有ZnNxCdxA的化學(xué)式，且A可以是S或其與Se的混合物，而0<x<l 。 在例如是Zn^C《S量子點(diǎn)的實(shí)施例中，其制備方法，包括(a)制備一含硫有 機(jī)溶液；(b)將一含鋅前驅(qū)物與一含鎘前驅(qū)物混于一有機(jī)酸，以制備一鰲合物， 此鰲合物再溶于一共溶劑(co-solvent)之中，即制得一均質(zhì)(homogeneous)溶液； 以及(c)混合上述含硫有機(jī)溶液與均質(zhì)溶液，以反應(yīng)生成Zn"CdxS的白光量子 點(diǎn)(white light quantum dot)。由于上述Zn^Cc^S量子點(diǎn)的制備方法是以一次 合成的方式制備。因此，制備步驟較為簡(jiǎn)易，且可降低其制作成本。此外， 在上述Zn^CdxS量子點(diǎn)的表面上形成有一有機(jī)分子，且此有機(jī)分子是包覆此
Zm.xC4S量子點(diǎn)，以保護(hù)此量子點(diǎn)避免氧化，且有助于量子點(diǎn)溶于有機(jī)溶劑之中。
再者，經(jīng)由上述方法所制備的Zni.xCdxS量子點(diǎn)的粒徑小于10納米，甚 至是小于5納米，因此，也可稱為納米晶體。由于此納米晶體具有納米等級(jí) (nano-scaling)的尺寸，使得其具有量子局限效應(yīng)(quantum confinement effect)。 因此，可以提高載子在量子點(diǎn)內(nèi)的再?gòu)?fù)合效率，進(jìn)而提升Zn^C4S量子點(diǎn)的 發(fā)光效率。此外，通過光激發(fā)波長(zhǎng)小于或等于450納米的光激發(fā)上述Zni.xCdxS 量子點(diǎn)，其可發(fā)射波長(zhǎng)范圍介于400~800納米之間的白光。
在上述A為S與Se混合物的實(shí)施例中，例如是Zin.xC4S,.ySey (0<y<l)， 其制備方法更包含將上述含硫有機(jī)溶液混合一含硒有機(jī)溶液，以制得一含硫 及含硒的有機(jī)溶液；以及混合此含硫及含硒的有機(jī)溶液于上述均質(zhì)溶液，即制得一 ZnxCd^S,.ySey量子點(diǎn)。此ZnkC4S^Sey量子點(diǎn)通過365納米或400 納米的激發(fā)光激發(fā)后，可發(fā)射波長(zhǎng)范圍介于400 700納米的白光。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所制備的Zn^C《S量子點(diǎn)((Xx〈l)的示意圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的Zn。.8CdQ.2S量子點(diǎn)的穿透式電子顯微鏡照片；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的Zna8Cd。.2S量子點(diǎn)的能量分散光譜圖4為本發(fā)明實(shí)施例1的Zna8Cda2S量子點(diǎn)的X光繞射圖5為本發(fā)明實(shí)施例1的Zna8Cda2S量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖6為本發(fā)明實(shí)施例1的使用十二胺所制備的ZnQ.8CdQ.2S量子點(diǎn)的穿透
式電子顯微鏡照片；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例1的使用十二胺所制備的ZnQ.8Cda2S量子點(diǎn)的光激
發(fā)光光譜圖8為本發(fā)明實(shí)施例2的Zna5Cd().5S量子點(diǎn)的穿透式電子顯微鏡照片； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例2的Zna5Cdo.5S量子點(diǎn)的X光繞射圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例2的Zn。.5Cda5S量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例3的Zn^Cd^S量子點(diǎn)的穿透式電子顯微鏡照片； 圖12為本發(fā)明實(shí)施例3的Zno.9Cd(uS量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖； 圖13-14為本發(fā)明實(shí)施例4的不同反應(yīng)時(shí)間所制備的ZnQ.7Cda3S量子點(diǎn)的 光激發(fā)光光譜圖15-16為本發(fā)明實(shí)施例5的不同反應(yīng)時(shí)間所制備的Zn。.6Cdo.4S量子點(diǎn)的 光激發(fā)光光譜圖；以及
圖17為本發(fā)明實(shí)施例6的Zno.sCd^So.^eo.,量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。 其中，附圖標(biāo)號(hào)
10 量子點(diǎn)；
20 有機(jī)分子。 具體實(shí) 式
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉 出較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下實(shí)施例1--Zn。.8Cde.2S量子點(diǎn)的制備與鑒定 Zno.8Cdo.2S量子點(diǎn)的制備
首先，將0.0481克的硫粉(sulfUr，簡(jiǎn)稱S)置于真空環(huán)境中，以去除硫粉 中所吸附的水氣。接著，在真空或充滿惰氣的環(huán)境下，加入4毫升(ml)的例 如十八碳烯(octadecene)的有機(jī)溶劑，且加熱至4(TC 80'C之間，并經(jīng)一超聲 波震蕩處理(ultrasonic shocking treatment)約20 40分鐘，以制得含硫有機(jī)溶液 (A液)，例如是無色的十八碳烯硫溶液。在上述超聲波震蕩處理時(shí)，溫度較佳 可以是8(TC，且震蕩處理約30分鐘。值得注意的是，上述十八碳烯的有機(jī) 溶劑也可以使用其它合適的膦脂類，例如三辛基膦(tri-n-octyl phosphine，簡(jiǎn) 稱TOP)或三丁基膦(tri-n-butylphosphine，簡(jiǎn)稱TBP)或例如是二辛基胺 (Dioctylamine，簡(jiǎn)稱DOA)的胺類。據(jù)此，上述含硫有機(jī)溶液也可以是三辛基 膦硫溶液、三丁基膦硫溶液或二辛基胺硫溶液。
另，將0.0194克的例如是氧化鋅(ZnO)粉末的含鋅前驅(qū)物(zinc precursor) 與0.0077克的例如是氧化鎘(CdO)粉末的含鎘前驅(qū)物(cadmium precursor),置 于三頸瓶?jī)?nèi)，且在充滿例如是氬氣的惰氣環(huán)境下，加熱至120°C，且持溫約 20分鐘，以去除上述氧化鋅及氧化鎘的水氣。之后，冷卻至室溫。在冷卻后， 接著，加入0.6828克的例如硬脂酸(stearic acid，簡(jiǎn)稱SA)的有機(jī)酸，之后， 升溫至23(TC，以形成鰲合物。然后，降至室溫后，再加入5.82克的十六胺 (hexadecylamine，簡(jiǎn)稱HAD)及5.82克的三辛基氧化膦(tri畫n-octylphosphine oxide，簡(jiǎn)稱TOPO)于上述三頸瓶?jī)?nèi)，且攪拌上述混合粉末約5分鐘。接著， 加熱上述混合粉末至320°C，以制備一澄清的均質(zhì)溶液(B液)。
上述含鋅前驅(qū)物也可以是使用醋酸鋅(zinc acetate)、硬脂酸鋅(zinc stearate) 或二乙基鋅(diethyl zinc)取代上述的氧化鋅，而含鎘前驅(qū)物也可以是使用醋酸 鎘(cadmium acetate)或二甲基鎘(dimethyl cadmium)來取代上述的氧化鎘。
此外，上述硬脂酸可作為一鰲合劑，且也可以使用其它合適的有機(jī)酸取 代，例如是月桂酸(lauricacid)或油酸(oleicacid)。而，上述十六胺及三辛基氧 化膦也可統(tǒng)稱為共溶劑(co-solvent)，且上述十六胺的反應(yīng)試劑也可以使用其 它合適的有機(jī)胺類取代，例如十二胺(dodecylamine，簡(jiǎn)稱DDA)。
在上述鰲合物，加入十六胺與三辛基氧化膦且升溫至32(TC變成澄清均質(zhì)溶液(B液)后，接著，將上述含硫有機(jī)溶液(A液)加入三頸瓶?jī)?nèi)。在溫度范圍
介于250。C 35(TC之間，優(yōu)選溫度范圍介于285。C 295。C之間，反應(yīng)上述含硫 有機(jī)溶液及均質(zhì)溶液約1秒 120分鐘，即可制得Zna8Cd。.2S量子點(diǎn)的納米晶 體。
值得注意的是，在加入A液前，加熱B液至32(TC的目的主要是避免加 入A液(低于B液的溫度)時(shí)，會(huì)降低整個(gè)混合溶液(A液及B液)的反應(yīng)溫度。 因此，在混合A液及B液前，加熱B液的溫度可以是大于32(TC或小于320°C 。 另，上述混合A液與B液后的反應(yīng)溫度較佳可以是約290°C，且持溫約60 分鐘。
圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的納米晶體與有機(jī)分子所形成的結(jié)構(gòu)的示意圖。在 圖1中，可以發(fā)現(xiàn)Zno.8Cdo2S的量子點(diǎn)10是被例如是三辛基氧化膦的有機(jī)分 子20所包覆，使得可保護(hù)Zn。.8Cd().2S量子點(diǎn)避免氧化，且更容易溶于有機(jī)溶 劑之中。再者，值得一提的是，上述有機(jī)分子20是利用鍵結(jié)的方式形成于量 子點(diǎn)10的表面上。
另外，上述所制得的Zn。.8Cd。2S量子點(diǎn)的粒徑小于10納米(nm)，較佳是 小于5納米(nm)。由于此納米晶體具有納米等級(jí)(nano-scaling)的尺寸，使得 其具有量子局限效應(yīng)(quantum confinement effect)。因此，可以使載子(carrier) 在量子點(diǎn)內(nèi)再?gòu)?fù)合(recombination)效率提高。故，本發(fā)明實(shí)施例1的納米晶體 具有相對(duì)較高的發(fā)光效率。
在制備完上述Zno.8Cda2S量子點(diǎn)之后。接著，可以利用熱甲醇純化后， 且再將Zna8Cda2S量子點(diǎn)溶于正己垸溶液中，以待后續(xù)的鑒定步驟。
Zn0.8Cdo.2S的鑒定
在完成上述Zna8Cda2S量子點(diǎn)的制備后，接著，利用能量分散光譜(Energy Dispersive Spectrometer,簡(jiǎn)稱EDS)、 X光衍射儀(X-Ray Diffraction Meter,簡(jiǎn) 稱XDR)、穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microcopy,簡(jiǎn)稱TEM)及 光激發(fā)光光譜圖(photoluminescence spectrum,簡(jiǎn)稱PL)鑒定此樣品的性質(zhì)。
圖2顯示利用穿透式電子顯微鏡拍攝上述Zna8Cda2S量子點(diǎn)所得的照片。 如圖2所示，可以發(fā)現(xiàn)，上述所制備的ZnQ.8CdQ.2S量子點(diǎn)的粒徑約小于5納 米，且其各Zno.8Cda2S量子點(diǎn)的粒徑分布十分均勻。另，此影像顯示此Zno.8Cd。.2S量子點(diǎn)為單晶。由于此Zno.8Cdo.2S量子點(diǎn)具有納米等級(jí)，故亦可稱 為納米晶體。
圖3顯示上述ZnQ.8Cd。.2S納米晶體的能量分散光譜圖。由此能量分散光 譜圖的分析結(jié)果，可知上述制備的樣品，除了Zn、 Cd及S元素訊號(hào)外，同 時(shí)具有很強(qiáng)的P元素訊號(hào)。據(jù)圖2、 3所示，推測(cè)上述制備的樣品是一包含 Zn、 Cd及S元素的三元化合物，且在此樣品的表面更包覆三辛基氧化膦的有 機(jī)分子。另，在能量分散光譜圖顯示的Cu及C等其它元素的訊號(hào)，是于檢 測(cè)過程中鍍碳銅網(wǎng)的成分，在此并不再詳述。
圖4為上述Zna8CdQ2S量子點(diǎn)的X光衍射圖。由此X光衍射圖的分析結(jié) 果，顯示上述所制備的樣品在純ZnS及純CdS之間，具有衍射峰。由此推測(cè)， 上述所制備的樣品的結(jié)構(gòu)是介于ZnS與CdS間的合金。
圖5為Zn。.8Cda2S量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。在圖5中，是分別以波長(zhǎng) 365納米及400納米的光激發(fā)此Zna8Cd。.2S量子點(diǎn)?？梢园l(fā)現(xiàn)，此Zn。.8Cda2S 量子點(diǎn)的光激發(fā)光的波長(zhǎng)是介于400 750納米之間的白光。因此，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例1的方式可制得一白光量子點(diǎn)。
根據(jù)以上鑒定結(jié)果，可知使用本發(fā)明實(shí)施例1的方式，可制得具有發(fā)射 白光的Zn。.sCda2S量子點(diǎn)。另外，在此Zna8CdQ.2S量子點(diǎn)的表面上形成有機(jī) 分子，且此有機(jī)分子更包覆此Zn().8Cdo.2S的納米晶體。
另外，圖6顯示Zn。.8Cda2S量子點(diǎn)的穿透式電子顯微鏡照片。與前述制 備方法不同的是，在圖6中的Zn。.8Cd。.2S量子點(diǎn)，是使用十二胺來取代十六 胺的共溶劑所制得的Zn。.8Cd。.2S量子點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)例。由圖6所示，可知使用十 二胺所制備的ZnQ.8Cd。.2S量子點(diǎn)的粒徑小于3納米，且此Zno.8Cd(uS量子點(diǎn) 具有均勻的粒徑分布。
圖7顯示使用十二胺作為共溶劑所制備的Zna8Cda2S量子點(diǎn)的光激發(fā)光 光譜圖。由此可知，使用十二胺作為共溶劑所制備的ZnQ.8Cda2S量子點(diǎn)的發(fā) 光波長(zhǎng)介于400 750納米的白光之間。
實(shí)施例2—Zn。.5Cd。.5S量子點(diǎn)的制備與鑒定 Zn0.5Cd。.5S量子點(diǎn)的制備
首先，取0.0481克的硫粉置于真空環(huán)境中，以去除硫粉中所吸附的水氣。接著，在真空或充滿惰氣的環(huán)境下，加入4毫升的例如十八碳烯的有機(jī)溶劑， 以制備例如十八碳烯硫的含硫有機(jī)溶液(A液)。在實(shí)施例2中，此含硫有機(jī)溶 液的制備方法可以是與實(shí)施例1相似，故在此不再詳細(xì)說明。
接著，制備一均質(zhì)溶液(B液)。在此實(shí)施例中，均質(zhì)溶液的制備步驟是與 實(shí)施例1相似。因此，在此僅簡(jiǎn)述實(shí)施例2的Zna5CdQ.5S量子點(diǎn)的制備。
首先，取0.0122克的氧化鋅與0.0193克的氧化鎘，置放于三頸瓶?jī)?nèi)，且 在充滿惰氣的環(huán)境下，加熱12(TC，以去除水氣約20分鐘。之后，降至室溫。 接著，先加入0.6828克的硬脂酸，且升溫至23(TC，即可得一鰲合物。然后， 降至室溫，再加入5.82克的十六胺及5.82克的三辛基氧化膦于三頸瓶?jī)?nèi)，且 攪拌約5分鐘。接著，升溫至32(TC，以制備一澄清的均質(zhì)溶液(B液)。
之后，如同實(shí)施例l所述，將上述十八碳烯硫溶液(A液)加入三頸瓶?jī)?nèi)， 且在溫度約29(TC下，與均質(zhì)溶液(B液)反應(yīng)約1分鐘，即制得實(shí)施例2的 Zno.5Cdo.5S量子點(diǎn)。此Zna5Cdo.5S量子點(diǎn)的表面是包覆一有機(jī)分子，以保護(hù)此 量子點(diǎn)避免氧化。再者，Zn。.sCd().5S量子點(diǎn)的粒徑是小于5納米。
可以了解的是，在實(shí)施例2中的反應(yīng)試劑，當(dāng)然也可以使用實(shí)施例1公 開的化合物取代。
Zn0.5Cdo.5S的鑒定
在完成上述Zno.5Cdo.5S量子點(diǎn)的制備后，接著，以X光衍射儀(X-Ray Diffraction Meter,簡(jiǎn)稱XDR)、穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microcopy,簡(jiǎn)稱TEM)及光激發(fā)光光譜圖(photoluminescence spectrum,簡(jiǎn)稱 PL)鑒定此樣品的性質(zhì)。
圖8為利用穿透式電子顯微鏡拍攝上述Zn。.5Cda5S量子點(diǎn)所得的照片。 如圖8所示，可以發(fā)現(xiàn)，上述所制得的Zn。5Cdo.5S量子點(diǎn)的粒徑約小于5納 米，且其各Zna5CdQ.5S量子點(diǎn)的粒徑分布十分均勻。另，此影像顯示此 2!10.^4.58量子點(diǎn)為單晶。由于此Zno.5Cdo.5S納米晶體具有納米等級(jí)，使得具 有量子局限效應(yīng)(quantum confinement effect)。因此，本發(fā)明實(shí)施例2的 Zna5CdQ.5S納米晶體具有相對(duì)較高的發(fā)光效率。
圖9為上述Zna5Cda5S量子點(diǎn)的X光衍射圖。由此X光衍射圖的分析結(jié) 果，顯示上述所制備的樣品在純ZnS及純CdS之間，具有衍射峰。由此推測(cè)，上述所制備的樣品的結(jié)構(gòu)是介于ZnS與CdS間的合金。再者，在圖9中，同 樣有三辛基氧化膦的衍射峰，其顯示Zn().5Cda5S量子點(diǎn)的表面上形成有三辛 基氧化膦的有機(jī)分子，且此有機(jī)分子更包覆此量子點(diǎn)。
圖10為ZnQ.5CdQ.5S量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。在圖10中，是分別以波 長(zhǎng)365納米及400納米的光激發(fā)此Zn。.5Cd。.5S量子點(diǎn)。可以發(fā)現(xiàn)，此Zna5Cda5S 量子點(diǎn)的光激發(fā)光的波長(zhǎng)是介于400 800納米之間的白光。因此，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例2的方式可制得一可發(fā)射白光波長(zhǎng)段的量子點(diǎn)。
綜合以上可知，依據(jù)實(shí)施例2的方式所制得的ZnQ.5Cda5S量子點(diǎn)的表面 是包覆一有機(jī)分子，且此Zno.5Cda5S的量子點(diǎn)可發(fā)射白光。
實(shí)施例3--Zn。.9Cd^S量子點(diǎn)的制備與鑒定
依據(jù)實(shí)施例l的制備方法，且調(diào)配反應(yīng)試劑間的摩爾比，以制備Zno.9Cdo.,S 量子點(diǎn)。相較上述實(shí)施例，此實(shí)施例3中，含硫有機(jī)溶液與鰲合物溶液的反 應(yīng)時(shí)間約30分鐘。也就是說，在此實(shí)施例3中，在2^TC下，混合含硫有機(jī) 溶液與鰲合物溶液，且持溫反應(yīng)約30分鐘。
接著，利用穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microcopy,簡(jiǎn)稱TEM) 及光激發(fā)光光譜圖(photoluminescence spectrum,簡(jiǎn)稱PL)來鑒定此樣品的性 質(zhì)。
圖11顯示實(shí)施例3的Zn。.9Cd。.tS量子點(diǎn)的穿透式電子顯微鏡照片?？梢?發(fā)現(xiàn)，上述所制得的ZnQ.9Cd(uS量子點(diǎn)的粒徑約小于5納米，且其各Zno.9CdaiS 量子點(diǎn)的粒徑分布十分均勻。
圖12為Zn。.9CdaiS量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。在圖12中，是分別以波 長(zhǎng)365納米及400納米的光激發(fā)此Zna9CdaiS量子點(diǎn)?？梢园l(fā)現(xiàn)，此ZnQ.9CdaiS 量子點(diǎn)的光激發(fā)光的波長(zhǎng)是介于400 800納米之間的白光。因此，根據(jù)本發(fā) 明實(shí)施例3的方式可制得一可發(fā)射白光波長(zhǎng)段的量子點(diǎn)。
綜合以上可知，依據(jù)實(shí)施例3的方式所制得的Zno.9Cd(uS量子點(diǎn)可發(fā)射 具有涵蓋波長(zhǎng)約400 800納米的白光，且此ZnQ.9CdaiS量子點(diǎn)的表面是包覆 一有機(jī)分子。
實(shí)施例4--Zn。.7CdQ.3S量子點(diǎn)的制備與鑒定依據(jù)上述制備步驟，調(diào)配反應(yīng)試劑間不同的摩爾比，以制備實(shí)施例4的
Zna7CdQ.3S量子點(diǎn)。且在此實(shí)施例4中，分別再以不同的反應(yīng)時(shí)間制備 Zna7CdQ.3S量子點(diǎn)的納米晶體。
在反應(yīng)時(shí)間為5分鐘的實(shí)驗(yàn)例中，將上述含硫有機(jī)溶液混合鰲合物溶液， 且在約29(TC下，反應(yīng)約5分鐘，即制得第一實(shí)驗(yàn)例的Zno.7Cd。.3S量子點(diǎn)(后 稱Zno.7Cda3S-5量子點(diǎn))。而，在反應(yīng)時(shí)間為IO分鐘的實(shí)驗(yàn)中，在混合上述含 硫有機(jī)溶液及鰲合物溶液后，在29(TC下，反應(yīng)約10分鐘，即制得此第二實(shí) 驗(yàn)例的ZnQ7Cda3S量子點(diǎn)(后稱Zna7Cda3S-10量子點(diǎn))。
圖13顯示此實(shí)施例4的第一實(shí)驗(yàn)例的Zna7Cda3S量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜 圖。在圖13中，以波長(zhǎng)為365納米的光激發(fā)反應(yīng)時(shí)間5分鐘的Zno.7Cda3S量 子點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，Zn。.7Cdo.3S-5量子點(diǎn)會(huì)發(fā)射出波長(zhǎng)范圍400~800納米的白光。 圖14顯示此實(shí)施例4的第二實(shí)驗(yàn)例的Zn ).7Cda3S量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。 在圖14中，分別以波長(zhǎng)為365納米及400納米的光激發(fā)反應(yīng)時(shí)間10分鐘的 Zno.7Cd。.3S量子點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，Zn。.7Cd。.3S-10量子點(diǎn)會(huì)發(fā)射出波長(zhǎng)范圍400 800 納米的白光。
據(jù)此，實(shí)施例4所制備的Zn。.7Cda3S量子點(diǎn)確可發(fā)射波長(zhǎng)范圍約400~800 納米的白光。
實(shí)施例5--Zn^CdcuS量子點(diǎn)的制備與鑒定
依據(jù)上述實(shí)施例1的制備步驟，調(diào)配反應(yīng)試劑間不同的摩爾比，以制備 實(shí)施例5的Zno.6Cdo.4S量子點(diǎn)。且在此實(shí)施例5中，分別再以不同的反應(yīng)時(shí) 間制備Zna6Cda4S量子點(diǎn)的納米晶體。
如同實(shí)施例4,此實(shí)施例5分別包括反應(yīng)時(shí)間為5分及反應(yīng)時(shí)間10分鐘 的實(shí)驗(yàn)例。圖15顯示此實(shí)施例5中第一實(shí)驗(yàn)例的反應(yīng)時(shí)間5分鐘的Zn。.6Cda4S 量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。在圖15中，是分別以波長(zhǎng)365納米及400納米的 光激發(fā)第一實(shí)驗(yàn)例的Zno.6Cdo.4S量子點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)，Zna6Cda4S量子點(diǎn)可發(fā)射 波長(zhǎng)范圍介于400 800納米的白光。而，在圖16中，分別以波長(zhǎng)為365納米 及400納米的光激發(fā)反應(yīng)時(shí)間10分鐘的Zn。.6Cda4S量子點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)， Zna6Cda4S量子點(diǎn)會(huì)發(fā)射出波長(zhǎng)范圍400 800納米的白光。
綜合以上，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例所制備的Zm.xCdxS((Kx〈)量子點(diǎn)可發(fā)射波長(zhǎng)范圍介于400 800納米的可見光，且其粒徑更小于10納米。此外，在 Zn^CdxS量子點(diǎn)的表面上形成有機(jī)分子，且此有機(jī)分子是包覆此量點(diǎn)子，以 保護(hù)Zm.xC4S量子點(diǎn)避免氧化，且可與有機(jī)溶劑兼容。再者，上述制備步驟 (一次合成)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，因此，也可降低制備成本。
另，由于Zni—xCdxS量子點(diǎn)可被小于450納米(紫外光)的光激發(fā)，且 Zm-xC《S量子點(diǎn)具有寬廣的激發(fā)光波段。因此，Zn^C《S量子點(diǎn)可用來取代 傳統(tǒng)白光二極管中的熒光粉。
實(shí)施例6—Zno.sCdo.2S。.9Se(u量子點(diǎn)的制備與鑒定
依據(jù)上述實(shí)施例1的方式，也可制備一具有四元合金的納米晶體。相較 于前述實(shí)施例，最大的不同在于A液的制備。
首先，將0.0433克去除水氣的硫粉加入4毫升十八碳烯的有機(jī)溶劑中， 且溫度8(TC下，經(jīng)一超聲波震蕩，以制備十八碳烯硫。另，將0.0118克去除 水氣的硒(selenium，簡(jiǎn)稱Se)溶于0.2毫升三辛基膦及0.8毫升正己烷的有機(jī) 溶劑中，且在室溫下，以超聲波震蕩，即可獲得一含硒有機(jī)溶液。之后，將 上述含硫有機(jī)溶液與含硒有機(jī)溶液混合，而得一含硫及含硒的有機(jī)溶液，即 A液。
接著，制備與實(shí)施例1相似摩爾比的均質(zhì)溶液(B液)后，將此均質(zhì)溶液加 溫至32(TC。之后，將A液混合B液，且在29(TC下，反應(yīng)約10分鐘，以制 得Zno.8Cdo2Sa9Seo」量子點(diǎn)。
可以了解的是，本實(shí)施例的反應(yīng)試劑，當(dāng)然也可以使用實(shí)施例1所述的 反應(yīng)試劑。此外，本實(shí)施例中的均質(zhì)溶液(B液)，當(dāng)然也可以使用與上述實(shí)施 例相似摩爾比的均質(zhì)溶液，且調(diào)配A液中硫與硒間不同的摩爾比，以制備各 種不同比例的四元合金的量子點(diǎn)。
圖17顯示Zno.8Cdo2Sa9Se(n量子點(diǎn)的光激發(fā)光光譜圖。在圖17中，是分 別以波長(zhǎng)365納米及400納米的光激發(fā)Zna8Cda2Sa9Seal量子點(diǎn)。可以發(fā)現(xiàn)， Zno.sCd^S^Secu量子點(diǎn)可發(fā)射波長(zhǎng)范圍介于400 700納米的白光。
綜合以上，本實(shí)施例中所制備的四元合金量子，其具有一化學(xué)式 Zn,.xC4SLySey，且較佳(Kx〈1，而(Ky〈1。此外，上述Zn^CcixSLySey量子點(diǎn) 通過365納米或400納米的光激發(fā)后，確實(shí)可發(fā)射波長(zhǎng)介于400~700納米的白光。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與 潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種白光量子點(diǎn)的制備方法，其中該白光量子點(diǎn)的化學(xué)式為ZnxCd1-xA，A＝S及其混合物，0<x<1，且該白光量子點(diǎn)的制作方法，包括(a)制備一含硫有機(jī)溶液；(b)將一含鎘前驅(qū)物及一含鋅前驅(qū)物混于一有機(jī)酸中，以制得一鰲合物，且將此鰲合物溶于一共溶劑之中，即得到一均質(zhì)溶液；以及(c)混合該含硫有機(jī)溶液及該均質(zhì)溶液，即可制得一ZnxCd1-xA量子點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，制備該 含硫有機(jī)溶液，包括將硫粉溶于一包含十八碳烯、三辛基膦、三丁基膦或二 辛基胺的有機(jī)溶劑中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其中該含硫有機(jī)溶液 包含十八碳烯硫溶液、三辛基膦硫溶液、三丁基膦硫溶液或二辛基胺硫溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，制備該含 硫有機(jī)溶液，還包括于4(TC 80'C下，經(jīng)一超聲波震蕩處理20 40分鐘。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該含鎘 前驅(qū)物包含氧化鎘、醋酸鎘或二甲基鎘。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該含鋅 前驅(qū)物包含氧化鋅、醋酸鋅、硬脂酸鋅或二乙基鋅。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該有機(jī) 酸包含脂肪酸類。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該有機(jī) 酸包含硬脂酸、月桂酸或油酸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該共溶 劑包含膦脂類或有機(jī)胺類。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該磷脂 類包含三辛基氧化膦。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該有機(jī) 胺類包含十二胺或十六胺。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，在制備 該鰲合物溶液的步驟中，還包括進(jìn)行一攪拌步驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，在(C)步驟的反應(yīng)溫度范圍介于25(TC 35(TC之間。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，在(c) 步驟的反應(yīng)時(shí)間介于1秒鐘 120分鐘之間。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該 ZrixCd^A量子點(diǎn)的粒徑是小于10納米。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該 ZnxCdLxA量子點(diǎn)通過一光激發(fā)波長(zhǎng)小于或等于450納米的光所激發(fā)的光激發(fā) 發(fā)光波長(zhǎng)介于400 800納米之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于， A二S,.ySey， 0<y<l的白光量子點(diǎn)的制備方法，在混合該均質(zhì)溶液與含硫有機(jī) 溶液前，還包含將該含硫有機(jī)溶液混合一含硒有機(jī)溶液，以制得一含硫及含硒的有機(jī)溶 液；以及混合該含硫及含硒的有機(jī)溶液于該均質(zhì)溶液，即可制得Z Cd^A量子點(diǎn)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，該含 硒有機(jī)溶液是通過添加硒粉于三辛基膦及正己烷的有機(jī)溶劑中，以制備該含 硒有機(jī)溶液。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，制備 該含硒有機(jī)溶液，還包含在室溫下，進(jìn)行一超聲波震蕩處理。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的白光量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，在混 合該含硫及含硒的有機(jī)溶液于該均質(zhì)溶液的步驟，其反應(yīng)溫度范圍介于 25(TC 350。C之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可發(fā)射白光的量子點(diǎn)的制備方法，其中上述量子點(diǎn)具有Zn_1-xCd_xA的化學(xué)式，且A可以是S或S_1-ySe_y的混合物，而0＜x＜1及0＜y＜1。上述白光量子點(diǎn)的制備方法，包括(a)制備一含硫有機(jī)溶液；(b)將一含鋅前驅(qū)物與一含鎘前驅(qū)物溶解于一有機(jī)酸與一共溶劑之中，以制備一均質(zhì)溶液；以及(c)混合上述含硫有機(jī)溶液與均質(zhì)溶液，以反應(yīng)生成Zn_1-xCd_xA的白光量子點(diǎn)。由于上述Zn_1-xCd_xA量子點(diǎn)的制備方法是以一次合成的方式制備。因此，制備步驟較為簡(jiǎn)易，且可降低其制作成本。此外，所制備的Zn_1-xCd_xA量子點(diǎn)具有發(fā)射光波長(zhǎng)范圍介于400～800納米之間。
文檔編號(hào)C09K11/56GK101423758SQ20071016593
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者姜智埕, 林麗桂, 王冠文, 鐘淑茹, 黃貞瑜 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院