TWI568665B - 量子點奈米晶體結構 - Google Patents
量子點奈米晶體結構 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI568665B TWI568665B TW104126829A TW104126829A TWI568665B TW I568665 B TWI568665 B TW I568665B TW 104126829 A TW104126829 A TW 104126829A TW 104126829 A TW104126829 A TW 104126829A TW I568665 B TWI568665 B TW I568665B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- quantum dot
- nanocrystal structure
- structure according
- layer
- dot nanocrystal
- Prior art date
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims description 63
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 title claims description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 31
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims 11
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 56
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 22
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 20
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N octadec-1-ene Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCC=C CCCMONHAUSKTEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphane Chemical compound CCCCCCCCP(CCCCCCCC)CCCCCCCC RMZAYIKUYWXQPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 8
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 1-Hexadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCN FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004613 CdTe Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012693 ceria precursor Substances 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L zinc acetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O DJWUNCQRNNEAKC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 4-pyren-1-ylbutanoate Chemical compound C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YBNMDCCMCLUHBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WJMXTYZCTXTFJM-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2-tetraethoxydecane Chemical compound C(C)OC(C(OCC)(OCC)OCC)CCCCCCCC WJMXTYZCTXTFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XTYLRVPBHHRTMS-UHFFFAOYSA-N 4-chloro-1-isothiocyanato-2-methylbenzene Chemical compound CC1=CC(Cl)=CC=C1N=C=S XTYLRVPBHHRTMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017115 AlSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005542 GaSb Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002665 PbTe Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910007709 ZnTe Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940057499 anhydrous zinc acetate Drugs 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- TZMFJUDUGYTVRY-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl diketone Natural products CCC(=O)C(C)=O TZMFJUDUGYTVRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000009647 facial growth Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- -1 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004054 semiconductor nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N tellanylidenelead Chemical compound [Pb]=[Te] OCGWQDWYSQAFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
- C09K11/881—Chalcogenides
- C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S977/00—Nanotechnology
- Y10S977/70—Nanostructure
- Y10S977/773—Nanoparticle, i.e. structure having three dimensions of 100 nm or less
- Y10S977/774—Exhibiting three-dimensional carrier confinement, e.g. quantum dots
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
本發明是有關於一種量子點奈米晶體結構，特別是指一種包含核、內殼層及一多足結構外殼層的量子點奈米晶體結構。
美國專利申請公開號第2011/0006285號揭露一核-合金殼半導體奈米晶體，其包含一半導體材料的核、完全包覆該核的殼圍繞該核，及一外層有機配位層。當半導體材料的帶隙能量是紅外線能量範圍，該半導體材料可以選自於PbS、PbSe、PbTe、CdTe、InN、InP、InAs、InSb、HgS、HgSe，及GaSb，當半導體材料的帶隙能量是可見光能量範圍，該半導體材料可以選自於CdSe、CdTe、ZnSe、ZnTe、AlAs、AlP、AlSb、AlN、GaP及GaAs。
美國專利申請公開號第2013/0032767號揭露一種八足(octapod)形狀的奈米晶體包含一核及八個足(pod)。該核包含一結晶於立方晶相(cubic phase)的材料且具有八個長出的{111}面(facet)。該等足是結晶於六方晶相(hexagonal phase)中的八個{111}面上，且具有大於5nm的長度。
在奈米晶體中含有足可以提升奈米晶體的穩定性及量子效率。然而，現有奈米晶體的足很容易斷裂，導致奈米晶體的穩定性及量子效率降低，且足狀結構亦可導致相互交疊而產生聚集，造成後續分散於高分子之困難。
因此，本發明之目的，即在提供一種至少克服前述先前技術段落所述的一種缺點的量子點奈米晶體結構。
於是本發明量子點奈米晶體結構，包含一化合物M1A1的核，其中M1是選自於下列群組的一金屬：Zn、Sn、Pb、Cd、In、Ga、Ge、Mn、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Ti及Cu，Al是選自於下列群組的一元素：Se、S、Te、P、As、N、I及O；內殼層圍繞該核，且具有一含有化合物M1xM21-xA1yA21-y的組成物，其中M2是不同於M1且是選自於下列群組的一金屬：Zn、Sn、Pb、Cd、In、Ga、Ge、Mn、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Ti及Cu，A2是不同於A1且是選自於下列群組的一元素：Se、S、Te、P、As、N、I及O；0<x1，0<y<1，且y隨著內殼層的厚度由該核朝向該內殼層的方向降低；及一化合物M1A2或M2A2的多足結構外殼層。該多足結構外殼層圍繞該內殼層且具有一基部及彼此間隔且由該基部往遠離該內殼層方向延伸的複數個突起部。
2‧‧‧核
3‧‧‧內殼層
4‧‧‧多足結構外殼層
41‧‧‧基部
42‧‧‧足狀突起部
5‧‧‧覆蓋層
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中圖1是一示意圖，說明本發明量子點奈米晶體結構的第一實施例；圖2是一示意圖，說明本發明量子點奈米晶體結構的第二實施例；圖3是一實驗數據圖，由發光強度與波長的關係說明實施例1的量子點發光波長；圖4及5是TEM圖，分別說明實施例1的量子點的結構及形狀；圖6是一實施例1量子點的TEM圖，並附有嵌入FFT(Fourier Transform)的影像及模擬晶格影像以分別說明不同區域實施例1量子點的結構；圖7是一實驗數據圖，由發光強度與波長的關係說明實施例2的量子點發光波長；圖8是一TEM圖，分別說明實施例6的量子點的結構及形狀；圖9是一TEM圖，分別說明實施例7的量子點的結構及形狀；圖10是一TEM圖，分別說明實施例8的量子點的結構及形狀；及圖11是一實驗數據圖，由發光強度與時間的關係說明實施例10、11及比較例經塗佈的GaN晶片的發光測試的結果。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示
圖1說明本發明量子點奈米晶體結構的第一實施例。該量子點奈米晶體結構包含一化合物M1A1的核2、一內殼層3，及一化合物M1A2或M2A2的多足結構外殼層4。
M1A1的M1是選自於下列群組的一金屬：Zn、Sn、Pb、Cd、In、Ga、Ge、Mn、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Ti及Cu。M1A1的A1是選自於下列群組的一元素：Se、S、Te、P、As、N、I及O。
該內殼層3圍繞該核2，且具有一含有化合物M1xM21-xA1yA21-y的組成物，其中M2是不同於M1且是選自於下列群組的一金屬：Zn、Sn、Pb、Cd、In、Ga、Ge、Mn、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Ti及Cu，A2是不同於A1且是選自於下列群組的一元素：Se、S、Te、P、As、N、I及O；0<x1，0<y<1，且y隨著內殼層3的厚度由該核2朝向該內殼層3的方向降低。
該多足結構外殼層4圍繞該內殼層3且具有一基部41及彼此間隔且由該基部41往遠離該內殼層3方向延伸的複數個足狀突起部42。該基部41與該等足狀突起部42相互配合以圍繞整個繞該內殼層3。
在一些實施例中，該足狀突起部42的數目可以大於2且小於10。在一些實施例中，該足狀突起部42的數
目範圍可以是由3至5。
在一些實施例中，該等足狀突起部42及該基部41可以透過在該多足結構外殼層4的結晶成長的穩定熱平衡過程而同時形成並塑型於該內殼層3上，這與依特定方向在核的晶種(crystal seed)的優選晶面生長的現有製程並不相同。在一些實施例中，該多足結構外殼層4具有穩定熱平衡的形狀。
在一些實施例中，該多足結構外殼層4與該內殼層3可以透過在該量子點奈米晶體結構的結晶成長的熱平衡過程同時形成並塑型。
由於該多足結構外殼層4的形狀或結構是透過該熱平衡過程形成且由於該等足狀突起部42是相互連接通過並且是與該基部41整體地形成，該等足狀突起部42因此在該內殼層3上展現相對較高的機械強度，因此能增加該量子點奈米晶體結構的穩定性及量子效率。
在一些實施例中，當M1xM21-xA1yA21-y的x小於1，x可以隨著該內殼層3的層厚度而變化，M1xM21-xA1yA21-y的M1是Zn，M1xM21-xA1yA21-y的M2是Cd，M1xM21-xA1yA21-y的A1是Se，且M1xM21-xA1yA21-y的A2是S。
在一些實施例中，M1xM21-xA1yA21-y的M1是Cd，M2是Zn，A1是Se，且A2是S。
在一些實施例中，M1xM21-xA1yA21-y的x等於1，M1xM21-xA1yA21-y的M1是Zn，M1xM21-xA1yA21-y的A1
是Se，且M1xM21-xA1yA21-y的A2是S。
在一些實施例中，該化合物M1xM21-xA1yA21-y摻有一不同於A1及A2且是選自於下列群組的元素A3：Se、S、Te、P、As、N、I及O。在一些實施例中，A3是I。
該量子點奈米晶體結構的顆粒可以用於發光裝置，例如在一些實施例中，含有M2的內殼層3可以控制該發光裝置的發光波長(峰值波長)。在一些實施例中，隨著該量子點奈米晶體結構的內殼層3中M2，例如Cd的摻雜濃度，峰值波長會在約550nm至650nm的範圍變化。
在一些實施例中，該核2的直徑範圍為1nm至8nm，該內殼層3的層厚度範圍為0.5nm至5nm，該多足結構外殼層4的該基部41的層厚度範圍為0.5nm至5nm，該足狀突起部42的長度範圍為1nm至10nm。
圖2說明本發明量子點奈米晶體結構的第二實施例。
該第二實施例與前述不同的地方在於，該第二實施例還包含一有機-無機氧化物混雜聚合物的覆蓋層5覆蓋該多足結構外殼層4。在一些實施例中，該有機-無機氧化物混雜聚合物具有SiuTivO4-z/OG(STO-OG)的分子式，其中0.2u0.4，0.6v0.8，0.01<z<3.99，STO表示SiuTivO4-z，且OG表示有機分子。在一些實施例中，z=2.26且OG是2,4-戊二酮(2,4-pentanedione)。該有機-無機氧化物混雜聚合物(STO-OG聚合物)具有包含一STO多
孔基質且該有機分子是填充於該STO多孔基質的孔洞中的結構。
以下是本發明實施例的具體例與比較例，且不以此限制本發明的範圍。
將0.27g CdO及7.39g無水醋酸鋅(zinc acetate anhydrous)加入三頸圓底燒瓶中形成一混合物。將該混合物於100mTorr下脫氣除水120分鐘。10g三辛基膦(trioctylphosphine，TOP)、24.68g油酸及116.7g 1-十八烯(1-octadecene，簡稱ODE)加入到三頸圓底燒瓶中，以形成一含Zn-Cd的前驅物，之後將氮氣或惰性氣體通入該三頸圓底燒瓶中。
20ml ODE和0.74g硫粉於室溫下混合以形成一硫前驅物(ODES)。20ml TOP及0.79g硒粉於室溫下混合以形成一硒前驅物(TOPSe)。將該硫前驅物及硒前驅物於一燒杯中混合以形成一含Se-S的前驅物，之後將氮氣通入該燒杯中。
將該含Zn-Cd的前驅物置於三頸圓底燒瓶中加熱至260℃，然後注入該含Se-S的前驅物使該含Zn-Cd的前驅物與該含Se-S的前驅物之間的第一階段反應進行1分鐘，之後將該混合物加熱至320℃使第二階段反應進行3
分鐘。反應後，將該混合物降溫至160℃，並保持這個溫度1小時。將該混合物更進一步的冷卻，並重複地以50ml甲苯和50ml乙醇的混合溶液離心純化以提供實施例1的量子點粉末(該粉末可以儲存於甲苯溶液中)。
當對其進行放光測試(見圖3)，該實施例1的量子點展現約為555nm的峰值波長。在放光測試時，該實施例1的量子點是分散於一矽膠基質層以形成一光轉換膜，然後透過通過一由GaN LED晶片發出的光源(具有約450nm的波長)通過該光轉換膜以轉換該光源。
圖4及5為TEM圖說明該實施例1量子點的形狀及結構。圖6是實施例1量子點的TEM圖並附有嵌入(inserted)FFT(傅立葉轉換)的影像及模擬晶格影像以分別說明實施例1不同區域的結構。
實施例2的製程及製備條件與實施例1大致相同，除了CdO的用量為0.2g且該第一及第二階段反應分別持續30秒及1分鐘。
當使用波長約為470nm的光源對其進行放光測試，該實施例2的量子點展現約為536nm的峰值波長(見圖7)。
實施例3的製程及製備條件與實施例1大致相同，除了CdO的用量為0.3g且該第二階段反應是持續5分鐘。
當使用波長約為450nm的光源對其進行放光測試，該實施例3的量子點展現約為575nm的峰值波長。
實施例4的製程及製備條件與實施例1大致相同，除了CdO的用量為0.5g且該第二階段反應是持續5分鐘。
當使用波長約為450nm的光源對其進行放光測試，該實施例4的量子點展現約為590nm的峰值波長。
實施例5的製程及製備條件與實施例1大致相同，除了CdO的用量為1g且該第一及第二階段反應分別持續3分鐘及15分鐘。
當使用波長約為450nm的光源對其進行放光測試，該實施例5的量子點展現約為650nm的峰值波長。
將5mmol氧化鋅加入一三頸圓底燒瓶中。將該混合物於100mTorr下脫氣120分鐘。將5g月桂酸(lauric acid)及1.93g十六烷基胺(hexadecylamine)加入到三頸圓底燒瓶中，以形成一含Zn的前驅物，之後將氮氣通入該三頸圓底燒瓶中。
將5ml TOP及0.35g硫粉於室溫下混合以形成一硫前驅物(TOPS)。2.5ml TOP及0.7g硒粉於室溫下混合
以形成一硒前驅物(TOPSe)。將該硫前驅物及硒前驅物於一燒杯中混合以形成一含Se-S的前驅物。將氮氣通入該三頸圓底燒瓶中。
將該含Zn的前驅物置於三頸圓底燒瓶中加熱至300℃，然後注入該含Se-S的前驅物使該含Zn的前驅物與該含Se-S的前驅物之間的第一階段反應進行1分鐘，之後將前述混合物加熱至280℃使第二階段反應進行3分鐘。反應後，將該混合物降溫至160℃，並保持這個溫度1小時。將該混合物更進一步的冷卻，併重複地以50ml甲苯和50ml乙醇的混合溶液離心純化以提供一個實施例6的量子點粉末。
圖8為TEM圖說明該實施例6量子點的形狀及結構。
將0.41g無水氧化鋅加入一三頸圓底燒瓶中。將該混合物於100mTorr下脫氣120分鐘。將1.6g月桂酸及1.93g十六烷基胺(hexadecylamine)加入到三頸圓底燒瓶中，以形成一含Zn的前驅物，之後將氮氣通入該三頸圓底燒瓶中。
2ml TOP和0.12g硫粉於室溫下混合以形成一硫前驅物(TOPS)。1ml TOP及0.12g硒粉於室溫下混合以形成
一硒前驅物(TOPSe)。1ml TOP、0.012g碘及0.12g硒粉於室溫下混合以形成一含碘前驅物。將該硫前驅物、該含碘前驅物及該硒前驅物於一燒杯中混合以形成一含Se-S-I的前驅物。將氮氣通入該燒瓶中。
將該含Zn的前驅物置於三頸圓底燒瓶中加熱至280℃，然後將該含Se-S-I的前驅物注入該三頸圓底燒瓶中使該含Zn的前驅物與該含Se-S-I的前驅物之間的第一階段反應進行1分鐘，再將前述混合物加熱至260℃使第二階段反應進行3分鐘。反應後，將該混合物降溫至150℃，並保持這個溫度1小時。將該混合物更進一步的冷卻，並重複地以50ml甲苯和50ml乙醇的混合溶液離心純化以提供一個實施例7的量子點粉末。
圖9為一TEM圖，說明該實施例7量子點的形狀及結構。
將7.39g CdO及0.27g無水醋酸鋅加入三頸圓底燒瓶中形成一混合物。將該混合物於100mTorr下脫氣120分鐘。10g三辛基膦、24.68g油酸及116.7g 1-十八烯(ODE)加入到三頸圓底燒瓶中，以形成一含Zn-Cd的前驅物，之後將氮氣通入該三頸圓底燒瓶中。
20ml ODE及0.74g硫粉於室溫下混合以形成一
硫前驅物(ODES)。20ml TOP及0.79g硒粉於室溫下混合以形成一硒前驅物(TOPSe)。將該硫前驅物及該硒前驅物於一燒杯中混合以形成一含Se-S的前驅物。將氮氣通入該燒瓶中。
將該含Zn-Cd的前驅物置於三頸圓底燒瓶中加熱至260℃，然後注入該含Se-S的前驅物於該三頸圓底燒瓶中使該含Zn-Cd的前驅物與該含Se-S的前驅物之間的第一階段反應進行1分鐘，之後將前述混合物加熱至320℃使第二階段反應進行3分鐘。反應後，將該混合物降溫至160℃，並保持這個溫度1小時。將該混合物更進一步的冷卻，並重複地以50ml甲苯和50ml乙醇的混合溶液離心純化以提供一個實施例8的量子點粉末。
圖10是一TEM圖，分別說明實施例8的量子點的結構及形狀。
將3.1mmol異丙醇鈦(titanium isopropoxide，簡稱TTIP)、33.1mmol 1-丙醇和3mmol乙醯丙酮(acetylacetone，簡稱ACAC)混合以形成二氧化鈦(titania)前驅物。將8.6mmol四乙氧基矽烷(TEOS)和103.2mmol乙醇混合以形成二氧化矽前驅物。將該二氧化鈦前驅物及該二氧化矽前驅物混合在一起，之後將該混合物與去離子水混合以使水解和縮合同時發生。將該混合物持續攪拌並在
室溫下進行聚合反應48小時。
將1ml前述生成的STO-OG、10mg實施例1的量子點粉末，及1ml甲苯混合並攪拌6小時，然後離心過濾以得到一沉澱物。將該沉澱物溶於甲苯溶液中並攪拌約24至72小時以提供一STO-OG層包裹的量子點。該形成的STO-OG層具有層厚度約2至3nm。該STO-OG層透過與1mg三甲基氯矽烷(chlorotrimethylsilane，簡稱TMCS)混合並攪拌12小時來進行改質。該STO-OG層的改質是為了改變其極性，使該經改質的STO-OG層可以溶於非極性的溶劑中。
將實施例1的量子點與聚(二甲基矽氧烷)[poly(dimethylsiloxane)，簡稱PDMS]混合以形成一混合物。將該混合物施作於一GaN晶片上以形成一位於該GaN晶片上的波長轉換層。
將實施例2的量子點與實施例9的STO-OG混合以形成一混合物。將該混合物施作於一GaN晶片上以形成一位於該GaN晶片上的波長轉換層。
將具有CdSe(核)/ZnS(殼)結構的習知量子點施作於一GaN晶片上以形成一位於該GaN晶片上的波長轉換層。
圖11是一發光強度與時間的實驗數據圖，說明實施例10、11及比較例經塗佈的GaN晶片的發光測試的結果。測試結果顯示經習知塗佈的GaN晶片的發光強度在30分鐘後衰退了15%，經實施例10塗佈的GaN晶片的發光強度在8小時後衰退了15%，且經實施例11塗佈的GaN晶片的發光強度在8小時後沒有衰退的跡象。
綜上所述，本發明量子點奈米晶體結構中透過含有該多足結構外殼層4，至少緩解前述先前技術段落所述的一種缺點，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2‧‧‧核
3‧‧‧內殼層
4‧‧‧多足結構外殼層
41‧‧‧基部
42‧‧‧足狀突起部
Claims (12)
- 一種量子點奈米晶體結構，包含：一化合物M1A1的核，其中M1是選自於下列群組的一金屬：Zn、Sn、Pb、Cd、In、Ga、Ge、Mn、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Ti及Cu，A1是選自於下列群組的一元素：Se、S、Te、P、As、N、I及O；一內殼層圍繞該核，且具有一含有化合物M1xM21-xA1yA21-y的組成物，其中M2是不同於M1且是選自於下列群組的一金屬：Zn、Sn、Pb、Cd、In、Ga、Ge、Mn、Co、Fe、Al、Mg、Ca、Sr、Ba、Ni、Ag、Ti及Cu，A2是不同於A1且是選自於下列群組的一元素：Se、S、Te、P、As、N、I及O；0<x1，0<y<1，且y隨著內殼層的厚度由該核朝向該內殼層的方向降低；及一化合物M1A2或M2A2的多足結構外殼層，該多足結構外殼層圍繞該內殼層且具有一基部及彼此間隔且由該基部往遠離該內殼層方向延伸的複數個突起部。
- 如請求項1所述的量子點奈米晶體結構，其中，當x小於1，x隨著該內殼層的層厚度而變化。
- 如請求項1所述的量子點奈米晶體結構，其中，A1是Se，且A2是S。
- 如請求項3所述的量子點奈米晶體結構，其中，M1是 Zn，M2是Cd，且x是小於1。
- 如請求項1所述的量子點奈米晶體結構，其中，M1是Cd，M2是Zn，且x是小於1。
- 如請求項1所述的量子點奈米晶體結構，其中，該化合物M1xM21-xA1yA21-y摻有一不同於A1及A2且是選自於下列群組的元素A3：Se、S、Te、P、As、N、I及O。
- 如請求項6所述的量子點奈米晶體結構，其中，A3是I。
- 如請求項1所述的量子點奈米晶體結構，還包含一有機-無機氧化物混雜聚合物的覆蓋層覆蓋該多足結構外殼層。
- 如請求項8所述的量子點奈米晶體結構，其中，該有機-無機氧化物混雜聚合物具有SiuTivO4-z/OG的分子式，其中0.2u0.4，0.6v0.8，0.01<z<3.99，且OG表示有機分子。
- 如請求項1所述的量子點奈米晶體結構，其中，該核的直徑範圍為1nm至8nm。
- 如請求項10所述的量子點奈米晶體結構，其中，該內殼層的層厚度範圍為0.5nm至5nm。
- 如請求項10所述的量子點奈米晶體結構，其中，該突起部的長度範圍為1nm至10nm。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/712,398 US9890329B2 (en) | 2015-05-14 | 2015-05-14 | Quantum dot nanocrystal structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201639778A TW201639778A (zh) | 2016-11-16 |
| TWI568665B true TWI568665B (zh) | 2017-02-01 |
Family
ID=57276735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104126829A TWI568665B (zh) | 2015-05-14 | 2015-08-18 | 量子點奈米晶體結構 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9890329B2 (zh) |
| TW (1) | TWI568665B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI744884B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-01 | 國立清華大學 | 複合量子點及其製作方法 |
| TWI765756B (zh) * | 2020-04-30 | 2022-05-21 | 國立清華大學 | 金屬離子檢測方法 |
| US11685861B2 (en) | 2021-02-22 | 2023-06-27 | National Tsing Hua University | Quantum dot structure with excellent stability and method for making the same |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102618409B1 (ko) | 2015-12-23 | 2023-12-27 | 삼성전자주식회사 | 양자점-폴리머 복합체 및 이를 포함하는 소자 |
| US10563122B2 (en) | 2016-03-18 | 2020-02-18 | Osaka University | Semiconductor nanoparticles and method of producing semiconductor nanoparticles |
| US10669477B2 (en) | 2016-11-08 | 2020-06-02 | Industrial Technology Research Institute | Quantum dot and method for manufacturing the same |
| EP3401380B1 (en) | 2017-05-11 | 2020-12-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor nanocrystal particles and devices including the same |
| US11011720B2 (en) | 2018-03-09 | 2021-05-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor nanocrystal particles, production methods thereof, and devices including the same |
| EP3536762B1 (en) | 2018-03-09 | 2021-05-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Quantum dots and devices including the same |
| US10954441B2 (en) | 2018-03-09 | 2021-03-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Quantum dots |
| CN113583671A (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-02 | 陈学仕 | 复合量子点、其制作方法，及金属离子检测方法 |
| WO2022013915A1 (ja) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | シャープ株式会社 | 量子ドット、自発光素子、及び量子ドットの製造方法 |
| KR102883993B1 (ko) | 2020-08-06 | 2025-11-11 | 삼성전자주식회사 | 양자점 및 이를 포함하는 소자 |
| US11905447B2 (en) | 2020-10-16 | 2024-02-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Quantum dot, production method thereof, and electronic device including the same |
| CN114804038B (zh) * | 2022-06-09 | 2023-08-25 | 台州学院 | 一种Co19NiSe20量子点化合物及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030113709A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-06-19 | Alivisatos A. Paul | Semiconductor nanocrystal-based cellular imaging |
| TW200725920A (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-01 | Ind Tech Res Inst | Nanocrystal and photovoltaics applying the same |
| US20100140586A1 (en) * | 2006-09-25 | 2010-06-10 | Eoul National University Industry Foundation | Quantum dots having composition gradient shell structure and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299217A (en) * | 1990-10-11 | 1994-03-29 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor light-emitting device with cadmium zinc selenide layer |
| US7229690B2 (en) | 2004-07-26 | 2007-06-12 | Massachusetts Institute Of Technology | Microspheres including nanoparticles |
| US20070001581A1 (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-04 | Stasiak James W | Nanostructure based light emitting devices and associated methods |
| EP1969164A4 (en) | 2005-12-21 | 2011-01-26 | Univ New York State Res Found | NONPHESICAL SEMICONDUCTOR ANOKRISTALS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| WO2009002587A2 (en) | 2007-04-13 | 2008-12-31 | Rice University | Synthesis of uniform nanoparticle shapes with high selectivity |
| KR101575114B1 (ko) | 2007-09-28 | 2015-12-08 | 나노코 테크놀로지스 리미티드 | 코어 쉘 나노입자들 및 이들의 준비 방법 |
| CN103228983A (zh) * | 2010-11-10 | 2013-07-31 | 纳米系统公司 | 量子点薄膜、照明器件及照明方法 |
| US20130032767A1 (en) | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia | Octapod shaped nanocrystals and use thereof |
| KR101371883B1 (ko) | 2011-09-20 | 2014-03-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 나노 입자, 이를 포함하는 나노 입자 복합체 및 이의 제조방법 |
-
2015
- 2015-05-14 US US14/712,398 patent/US9890329B2/en active Active
- 2015-08-18 TW TW104126829A patent/TWI568665B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030113709A1 (en) * | 2001-10-31 | 2003-06-19 | Alivisatos A. Paul | Semiconductor nanocrystal-based cellular imaging |
| TW200725920A (en) * | 2005-12-30 | 2007-07-01 | Ind Tech Res Inst | Nanocrystal and photovoltaics applying the same |
| US20100140586A1 (en) * | 2006-09-25 | 2010-06-10 | Eoul National University Industry Foundation | Quantum dots having composition gradient shell structure and manufacturing method thereof |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI744884B (zh) * | 2020-04-30 | 2021-11-01 | 國立清華大學 | 複合量子點及其製作方法 |
| TWI765756B (zh) * | 2020-04-30 | 2022-05-21 | 國立清華大學 | 金屬離子檢測方法 |
| US11685861B2 (en) | 2021-02-22 | 2023-06-27 | National Tsing Hua University | Quantum dot structure with excellent stability and method for making the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20160333267A1 (en) | 2016-11-17 |
| US9890329B2 (en) | 2018-02-13 |
| TW201639778A (zh) | 2016-11-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI568665B (zh) | 量子點奈米晶體結構 | |
| TWI591153B (zh) | 含量子點波長轉換器 | |
| US10985296B2 (en) | Quantum dot based color conversion layer in display devices | |
| CN109791995B (zh) | 用于防止阴离子交换的卤化物钙钛矿纳米颗粒的加壳 | |
| US8541810B2 (en) | Blue light emitting semiconductor nanocrystal materials | |
| US8847197B2 (en) | Semiconductor nanoparticle-based materials | |
| KR101673508B1 (ko) | 다층 코팅된 양자점 비드들 | |
| Cho et al. | Highly efficient blue-emitting CdSe-derived core/shell gradient alloy quantum dots with improved photoluminescent quantum yield and enhanced photostability | |
| JP5158375B2 (ja) | 半導体ナノ粒子蛍光体 | |
| JP2007528612A5 (zh) | ||
| CN107903901B (zh) | 核壳量子点、其制备方法及含其的发光器件 | |
| US20190078017A1 (en) | Shell and core structures for colloidal semiconductor nanocrystals | |
| US9376616B2 (en) | Nanoparticle phosphor and method for manufacturing the same, semiconductor nanoparticle phosphor and light emitting element containing semiconductor nanoparticle phosphor, wavelength converter and light emitting device | |
| CN113597461B (zh) | Ⅲ－ⅴ族量子点及其制造方法 | |
| WO2018108765A1 (en) | Method for preparing a nanosized light emitting semiconductor material | |
| Yang et al. | Magic sol–gel silica films encapsulating hydrophobic and hydrophilic quantum dots for white-light-emission | |
| JP6283257B2 (ja) | ナノ粒子蛍光体及びその製造方法 | |
| US12108615B2 (en) | Infrared-emitting quantum dots and methods for making same |