TWI862314B - 梯度合金量子點的製作方法 - Google Patents

Abstract

梯度合金量子點的製作方法包含下列步驟：製備II-VI族半導體核，其中II-VI族半導體核包含鎘(Cd)；在15℃至35℃的環境下，製備第一混合物，第一混合物包含II-VI族半導體核、鋅離子、直鏈C _8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C _16-20烷基胺、和直鏈C _16-20烯；對第一混合物施行一第一熱處理步驟，以1℃/分鐘至40℃/分鐘的升溫速率，將第一混合物的溫度提升至240℃至320℃；以及在施行升溫步驟之後，對第一混合物施行一第二熱處理步驟，持續時間為1分鐘至480分鐘，溫度為200℃至320℃，以使得鋅離子和硫離子擴散至II-VI族半導體核內，而產生梯度合金量子點。

Description

梯度合金量子點的製作方法

本發明係有關一種量子點的製作方法，特別是關於一種梯度合金量子點的製作方法。

在發光二極體的領域，發光二極體裝置可包含發光二極體晶片及螢光粉，藉由混和發光二極體晶片和螢光粉所產生的色光，便得以產生預定顏色的可見光。舉例而言，可以使用藍光發光二極體晶片，搭配使用以藍光作為激發光的黃色螢光粉，便得以產生白光。而為了增加發光二極體裝置的亮度和光致發光量子產率(Photoluminescence Quantum Yield，PLQY)，可以採用組成為半導體材料的量子點(Quantum Dots，QDs)，以作為發光二極體裝置中的螢光粉。此外，當量子點為梯度合金量子點(Gradient Alloy Quantum Dot)時，可以進一步提升量子點的光致發光量子產率。

所謂的梯度合金量子點，一般是指該量子點的能帶隙(Band gap)由量子點的內層區域往外層區域漸增。藉由能帶隙的漸變，可以增加量子侷限(Quantum confinement)效應，進而增進量子點的光致發光量子產率。

為了製備梯度合金量子點，現行的合成方法包含擴散合成法和熱注入合成法(Hot-injection Synthesis)。然而，現行的合成方法仍存在諸多缺失。

舉例來說，針對擴散合成法，通常需要先形成核殼量子點，之後再施行熱擴散製程，以使得殼中的元素擴散至內核，而產生梯度合金量子點，但是此合成法只適用於特定的合金組成，並不適用於組成包含四元合金的CdZnSeS梯度合金量子點。

針對熱注入合成法，通常會先形成量子點(或稱為內核)，之後再於高溫的液相環境，例如高於300℃的環境，熱注入金屬前驅物和非金屬前驅物，使得金屬和非金屬擴散至內核，而產生梯度合金量子點。然而，此作法需要高溫注入，所以不易大量生產；只適用在纖鋅礦(Wurtzite)結構的CdSe的內核；且需要使用昂貴的有機磷前驅物。

因此，有必要提出一種梯度合金量子點的製備方法，以避免上述的技術缺失。

有鑑於此，本發明的實施例揭露了一種梯度合金量子點的製備方法，以避免習知技術的缺失。

根據本發明的一實施例，揭露了一種梯度合金量子點的製作方法，又稱升溫合成法(heat up method)，包含下列步驟：製備II-VI族半導體核，其中II-VI族半導體核包含鎘(Cd)和硒(Se)，且該II-VI族半導體核中的硫原子和硒原子的莫耳數比為0至0.03；在15℃至35℃的環境下，製備第一混合物，第一混合物包含II-VI族半導體核、鋅離子、直鏈C _8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C _16-20烷基胺、和直鏈C _16-20烯；對第一混合物施行一第一熱處理步驟，以1℃/分鐘至40℃/分鐘的升溫速率，將第一混合物的溫度提升至240℃至320℃；以及在施行升溫步驟之後，對第一混合物施行一第二熱處理步驟，持續時間為1分鐘至480分鐘，溫度為200℃至320℃，以使得鋅離子和硫離子擴散至II-VI族半導體核內，而產生梯度合金量子點。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

雖然用以界定本發明較廣範圍的數值範圍與參數皆是約略的數值，此處已盡可能精確地呈現具體實施例中的相關數值。然而，任何數值本質上不可避免地含有因個別測試方法所致的標準偏差。在此處，「約」通常係指實際數值在一特定數值或範圍的正負10%、5%、1%或0.5%之內。或者是，「約」一詞代表實際數值落在平均值的可接受標準誤差之內，視本發明所屬技術領域中具有通常知識者的考量而定。除了實驗例之外，或除非另有明確的說明，當可理解此處所用的所有範圍、數量、數值與百分比（例如用以描述材料用量、時間長短、溫度、操作條件、數量比例及其他相似者）均經過「約」的修飾。因此，除非另有相反的說明，本說明書與附隨申請專利範圍所揭示的數值參數皆為約略的數值，且可視需求而更動。至少應將這些數值參數理解為所指出的有效位數與套用一般進位法所得到的數值。在此處，將數值範圍表示成由一端點至另一段點或介於二端點之間；除非另有說明，此處所述的數值範圍皆包括端點。

除非本說明書另有定義，此處所用的科學與技術詞彙之含義與本發明所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。此外，在不和上下文衝突的情形下，本說明書所用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型；而所用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。

各實施例以及實驗例所使用的方法，如無特別說明，則為常規方法。此外，各實施例以及實驗例所使用的材料、試劑如無特別說明，則可自常規生化試劑供應商購得。

本發明所稱的「半導體顆粒」係指組成包含光致發光半導體材料的顆粒。

根據一實施例，半導體顆粒選自二元合金、三元合金、摻雜型合金中的一種。根據一實施例，核選自CdSe和Cd _xZn _1-xSe中的至少一種。

本發明所稱的「量子點」係指實質上為單晶之奈米結構。奈米點具有至少一個尺寸小於約200nm且最低大約小於約50nm之區域或特徵尺寸。如本文中所使用，在提及任一數值時，「約」意指所述值±10%之值(例如約100nm涵蓋90nm至110nm(包含此二者)之大小範圍)。本技術領域中具有通常知識者可以理解，術語「量子點」和術語「奈米晶體」及「奈米點」代表相似結構且可互換使用。本發明亦涵蓋多晶或非晶型奈米晶體之用途。

本發明所稱的「梯度合金量子點」係指量子點的組成至少包含兩種金屬和兩種非金屬，且至少一種金屬成分的莫耳比例會沿著量子點的徑向方向從內層至外層增加，且至少一種非金屬成分的莫耳比例會沿著量子點的徑向方向從內層至外層增加。

根據本發明的實施例，提供了一種梯度合金量子點的製作方法。首先，參照圖1，製備II-VI族半導體核102，其中II-VI族半導體核102的成分包含鎘(Cd)和硒(Se)，且該II-VI族半導體核中的硫原子和硒原子的莫耳數比為0至0.03。II-VI族半導體核102的晶體結構是閃鋅礦結構(Zinc blende)，而非纖鋅礦(Wurtzite)結構。II-VI族半導體核102是初始量子點100，其可以是二元合金，例如CdSe，或三元合金，例如CdZnSe，且Cd的莫耳比例高於Zn的莫耳比例。II-VI族半導體核102中不包含任何的硫原子，或是硫原子和硒原子的莫耳數比為0至0.03。

當初始量子點100的尺寸愈大，其光致發光光譜的波峰波長會愈紅移。舉例來說，對於組成為CdSe的初始量子點100而言，當初始量子點100直徑為4.5奈米時，其光致發光光譜的波峰波長約為600奈米，而呈現紅光；而當初始量子點100直徑為3.2奈米時，其光致發光光譜的波峰波長約為550奈米，而呈現綠光。在此階段，II-VI族半導體核102並非梯度合金，所以II-VI族半導體核102具有均勻的組成分布。

接著，在15℃至35℃的環境下，製備呈現液態的第一混合物。第一混合物包含II-VI族半導體核、鋅離子、直鏈C _8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C _16-20烷基胺、和直鏈C _16-20烯。

上述的II-VI族半導體核是包含鎘(Cd)和硒(Se)的二元半導體合金，例如是圖1所示的II-VI族半導體核102。在後續製程中，第一混合物中的前驅物的金屬成分和非金屬成分，例如鋅和硫，可以擴散至II-VI族半導體核102之中，而將全部或部分之II-VI族半導體核102轉換成梯度合金量子點200。梯度合金量子點200的平均直徑會大於初始量子點100的平均直徑，例如梯度合金量子點200的直徑是初始量子點100的直徑的1.1倍到2倍，但不限定於此。

根據實際試驗的結果，為了讓第一混合物中的前驅物的金屬成分和非金屬成分，例如鋅和硫，擴散至II-VI族半導體核102之中，以產生梯度合金量子點200，II-VI族半導體核102中不能包含任何的硫原子，或是硫原子和硒原子的莫耳數比要小於0.03。倘若II-VI族半導體核102中的硫原子和硒原子的莫耳數比高於0.03時，則II-VI族半導體核102中的硫原子會阻擋第一混合物中的前驅物的金屬成分和非金屬成分擴散至II-VI族半導體核102中，而無法有效產生梯度合金量子點200。

鋅離子可以源自於鹽類，例如二水醋酸鋅，但不限定於此。

直鏈C _8-18烷基硫醇可以作為II-VI族半導體核的配位基，例如是1-十二烷基硫醇，但不限定於此。

含乙烯性不飽和基的直鏈C ₁₆- ₂₀烷基胺係作為鋅離子的配位基和II-VI族半導體核的配位基，例如是油胺(oleylamine)，但不限定於此。

直鏈C _16-20烯係作為溶劑，例如1-十八烯，但不限定於此。

進一步來說，醋酸鋅、直鏈C _8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C ₁₆- ₂₀烷基胺、和直鏈C _16-20烯的化合物種類和濃度會影響後續形成的梯度合金量子點時的合金反應溫度、梯度合金量子點的光致發光量子產率、和梯度合金量子點的耐熱性。此外，直鏈C _8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C ₁₆- ₂₀烷基胺、和直鏈C _16-20烯的碳數也要互相匹配，才能使得直鏈C _8-18烷基硫醇和含乙烯性不飽和基的直鏈C ₁₆- ₂₀烷基胺均勻分散於直鏈C _16-20烯之中。

此處所指的「耐熱性」，涵蓋兩種耐熱特性，第一種是指梯度合金量子點隨著環境溫度的提升時，其光致發光量子產率的相應下降程度(又稱為熱猝滅)；第二種是當停止對梯度合金量子點加熱，並使環境溫度回復到室溫時，其光致發光量子產率的相應回復程度(又稱為熱猝滅回復性)。當耐熱性愈佳時，隨著環境溫度提升，梯度合金量子點的光致發光量子產率的下降程度愈不顯著，且當熱源拿掉後，光致發光量子產率可回復初始狀態。

此外，第一混合物中較佳不包含油酸(oleic acid)。原因在於，當以油酸作為CdSe量子點的配位基時，在某些條件下，容易讓CdSe量子點溶解。此外，由於油酸會跟第一混合物中的鋅離子反應而產生熱穩定的油酸鋅，油酸鋅不易在後續的熱擴散製程分解，因此會造成鋅離子不容易擴散至初始量子點內。另一方面，油酸鋅也容易分解生成ZnO奈米晶體。

當第一混合物中的鋅離子源自於醋酸鋅、直鏈C _8-18烷基硫醇為1-十二烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C ₁₆- ₂₀烷基胺為油胺、且直鏈C _16-20烯為1-十八烯時，且第一混合物中的II-VI族半導體核、鋅離子、直鏈C _8-18烷基硫醇、和含乙烯性不飽和基的直鏈C _16-20烷基胺之間的莫耳數比例關係為1：1-4：2-8：0.2-2時，得以使得形成梯度合金量子點的反應溫度低於320℃，且能有效提升後續形成的梯度合金量子點的光致發光量子產率、提升耐熱性、提高產率、且不須使用昂貴的有機磷前驅物，例如三正辛基膦(TOP)。此外，當第一混合物中的直鏈C _16-20烷基胺的莫耳數應大於直鏈C _8-18烷基硫醇的莫耳數時，會不利於反應溫度的降低及/或光致發光量子產率的提升。

根據一實施例，製備第一混合物包含下列步驟。首先，在15℃至35℃的環境下，混合含鋅鹽、直鏈C _8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C _16-20烷基胺、和直鏈C _16-20烯，以製備第一液體。之後，在15℃至35℃的環境下，混合II-VI族半導體核和第一液體，以製備液態的第一混合物。

之後，對第一混合物施行一第一熱處理步驟，以1℃/分鐘至40℃/分鐘的升溫速率，將第一混合物的溫度提升至240℃至320℃。

接著，在施行升溫步驟之後，對第一混合物施行一第二熱處理步驟，持續時間為1分鐘至480分鐘，溫度為200℃至320℃，以使得第一混合物中前驅物的鋅離子和硫離子擴散至II-VI族半導體核內，而產生梯度合金量子點。第二熱處理步驟的持續時間為5分鐘至10分鐘，第二熱處理步驟的溫度為240℃至320℃。在施行第二熱處理步驟時，II-VI族半導體核會被轉換為梯度合金II-VI族半導體。

第二熱處理步驟的溫度和持續時間會影響梯度合金量子點200的光致發光量子產率。舉例來說，當溫度為300℃，且持溫時間經過5分鐘，光致發光量子產率可以達到78%。而當溫度為260℃，且持溫時間經過60分鐘，光致發光量子產率才會達到76%。但當溫度高於320℃，或溫度低於240℃時，則無論持續時間的長短，梯度合金量子點200的光致發光量子產率均無法達到70%。

參照圖1所示的梯度合金量子點200，梯度合金量子點200包含梯度合金II-VI族半導體202，且沿著徑向方向，梯度合金量子點200的能帶隙由內至外漸增。舉例來說，針對成分主體為CdZnSeS的梯度合金II-VI族半導體202，梯度合金量子點200的內層的能帶隙會較接近且大於CdSe的能階，例如接近1.7電子伏特(eV)，而梯度合金量子點200的外層的能帶隙會較接近且小於ZnS的能階，例如接近3.8電子伏特(eV)。

梯度合金量子點包含第一IIB族元素(例如Cd)、第二IIB族元素(例如Zn)、第一VIA族元素(例如Se)、和第二VIA族元素(例如S)，第二IIB族元素的原子量小於第一IIB族元素的原子量，第二VIA族元素的原子量小於第一VIA族元素的原子量，其中，第一IIB族元素(例如Cd)和第一VIA族元素(例如Se)的濃度由內往外漸減，第二IIB族元素(例如Zn)和第二VIA族元素(例如S)的濃度由內往外漸增。

參照圖2，沿著徑向方向，梯度合金量子點200由內至外包含內層區域210、過渡區域220和表層區域230。其中，內層區域210的位置大概對應初始量子點100的表層區域，且不涵蓋梯度合金量子點200的中心區域。內層區域210滿足下式(1)和(4)、過渡區域220滿足下式(2)和(5)、表層區域230滿足下式(3)和(6): [M2]/([M1]+[M2]) = 45% - 55%   (1) [M2]/([M1]+[M2]) = 60% - 75%   (2) [M2]/([M1]+[M2]) = 80% - 95%   (3) [N2]/([N1]+[N2]) = 45% - 55%    (4) [N2]/([N1]+[N2]) = 60% - 75%    (5) [N2]/([N1]+[N2]) = 80% - 100%    (6)

其中，[M1]為第一IIB族元素(例如Cd)的莫耳濃度、[M2]為第二IIB族元素(例如Zn)的莫耳濃度，[N1]為第一VIA族元素(例如Se)的莫耳濃度、[N2]為第二VIA族元素(例如S)的莫耳濃度。

內層區域210的組成包含Cd _x1Zn _1-x1Se _y1S _1-y1，其中X1為35%-100%、Y1為35%-100%，表層區域230的組成包含Cd _x2Zn _1-x2Se _y2S _1-y2，其中X2＜X1且為5%-45%、Y2＜Y1且為5%-45%。

為了使本領域的通常知識者得據以實現本發明，下文將進一步詳細描述本發明的實施例。需注意的是，以下具體例僅為例示性，不應以其限制性地解釋本發明。亦即，在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變各實施例中所採用之材料、材料之用量及比率以及處理流程等。

以下列舉下文各實施例中各材料的來源資訊：

硒(IV)氧化物(SeO ₂，99.8%，Strem Chemicals)

醋酸鋅(二水，Zn(CH ₃COO) ₂，99%，Showa)

1-十二烷基硫醇(1-dodecanethiol，98%，Acros Organics)

十六烷基胺(hexadecylamine，98 %，Acros Organics)

油胺(oleylamine，70%，Aldrich)

油酸(oleic acid，90%，Showa)

1-十八烯(1-octadecene，90%，Acros Organics)

製備II-VI族半導體核

實施例1-製備CdSe核

將油酸鎘(4 mmol，2.7克)、1-十八烯(10毫升)、十六烷基胺(1 mmol，0.241克)的混合物裝入100毫升的三口燒瓶中，並在N ₂氛圍下於100℃脫氣30分鐘。當混合物加熱到240℃時，將10mL的SeO ₂的熱儲備溶液注入燒瓶中，然後將溫度保持在220℃、維持30秒，以形成平均直徑約為2.5nm的CdSe核(或稱為CdSe量子點)，且CdSe核的光致發光量子產率低於2%，光致發光光譜的放射主峰波長約為505nm。藉由調整各成分比例、各成分濃度、反應溫度、和反應時間，可得到不同平均直徑、不同光致發光量子產率、及/或放射主峰波長的CdSe核。

製備II-VI族半導體梯度合金

實施例2-製備CdZnSeS梯度合金

將實施例1所合成的CdSe (1 mmol，0.02克)和醋酸鋅(1 mmol)、油胺(1 mmol)、1-十二烷基硫醇(4 mmol)混合於作為溶劑的1-十八烯(5毫升)中，以產生混合物(或稱為第一混合物)，並將混合物裝入三頸圓底燒瓶中。之後施行熱處理步驟，例如包含第一熱處理步驟和第二熱處理步驟。舉例來說，熱處理步驟包含在氬氣流下，以25℃/分鐘的速率加熱至300℃(即第一熱處理步驟)，並維持於300℃(即第二熱處理步驟)，以產生梯度合金量子點。

在不同的反應時間間隔，取等分試樣，然後用己烷將等分試樣溶液稀釋100倍，用於測量UV-VIS吸收和光致發光數據。所得產物用己烷和乙醇稀釋，然後以5000 rpm的速度進行離心。最後，用己烷和丙酮洗滌沉澱物兩次，產生藍綠色沉澱物。

不同反應時間的光致發光放射光譜

檢測例1-CdZnSeS梯度合金量子點

類似上述的實施例2，在300℃的反應溫度(即第二熱處理步驟)，製備CdZnSeS梯度合金量子點，並進行光致發光放射光譜檢測。如圖3所示，隨著反應時間的增加，發光波峰波長逐漸藍移，例如從最右側的505nm逐漸往左移至455nm，藍移程度例如為1-50nm。此外，半高寬(Full width at half maximum，FWHM)逐漸增加，例如增加1-15nm，光致發光量子效率也逐漸增加，例如從＜1%增加至80%。但當反應時間超過10分鐘時，例如為15分鐘和30分鐘時，光致發光量子效率反而逐漸降低。

不同反應溫度的吸收光譜

檢測例2-CdZnSeS梯度合金量子點

類似上述的實施例2，在相同的反應時間，但不同的反應溫度，以製備CdZnSeS梯度合金量子點，並進行光致發光放射光譜檢測。如圖4的上子圖所示，圖4上子圖中的箭頭始端至箭頭終端依序分別對應反應溫度漸增所產生的量子點，當反應溫度為300℃，且反應時間超過2分鐘時，波峰的吸光度會大幅下降。如圖4的下子圖所示，當反應溫度超過200℃時，吸收波長逐漸藍移(變化值為1-50nm)，且半高寬逐漸增加(增加值為1-15nm)。

不同反應時間的粒徑檢測

檢測例3-CdZnSeS梯度合金量子點

類似上述的實施例2，在300℃的反應溫度(即第二熱處理步驟)，以製備CdZnSeS梯度合金量子點，並進行TEM檢測，其TEM影像如圖5(a)至(e)所示，且尺寸和反應時間的關係整理於圖5(f)。如圖5(f)所示，隨著反應時間的增加，量子點粒徑由初始的2.5nm，增加至5nm。

梯度合金量子點內的組成分布

檢測例4-CdZnSeS梯度合金量子點

類似上述的實施例2，在300℃的反應溫度(即第二熱處理步驟)，以製備CdZnSeS梯度合金量子點，並進行ICP-MS檢測。如圖6所示，折線上的各點從左至右分別依序代表反應0分鐘、2分鐘、5分鐘、10分鐘後的量子點。隨著不同的反應時間，梯度合金量子點的粒徑會逐漸增加，且就量子點的整體而言，Zn莫耳含量和S莫耳含量會隨著反應時間的增加而相應增加。

針對粒徑為4.5nm的梯度合金量子點，對於半徑在1.5 nm以下的區域，Zn莫耳含量與S莫耳含量小於60%。對於半徑在1.5 nm~1.8 nm的區域，Zn莫耳含量及S莫耳含量約50 ~ 80%。對於半徑在1.8nm ~ 2.25nm的區域，Zn莫耳含量及S莫耳含量約65 ~ 100%。

不同反應溫度和反應時間的半高寬和光致發光產率

檢測例5-CdZnSeS梯度合金量子點

類似上述的實施例2，在不同的反應溫度和不同的反應時間，以製備CdZnSeS梯度合金量子點，並進行光致發光放射光譜檢測。如圖7所示，在不同反應溫度，需要不同的反應時間，才能達到最高的光致發光量子產率。當溫度越低，所需的反應時間越長。當溫度越高，光致發光量子產率越高，但半高寬(FWHM)也變得越寬。

不同反應溫度所形成的梯度合金量子點的耐熱性

檢測例6-CdZnSeS梯度合金量子點

如圖8所示，在不同的環境溫度下，對下述樣品1-3進行光致發光放射光譜檢測。比較的樣品如下：

樣品1：以300℃反應(即第二熱處理步驟)而形成的藍光CdZnSeS梯度合金量子點，直徑為4.5 nm。

樣品2：以240℃反應(即第二熱處理步驟)而形成的藍光CdZnSeS梯度合金量子點。直徑為4.5 nm。

樣品3：傳統的CdSe/ZnS核殼量子點，直徑為4.5nm。

結果顯示，針對以300℃反應而形成的藍光CdZnSeS梯度合金量子點，其內部晶格缺陷最小，比240℃反應而形成的產物及傳統的核殼量子點具備更優異的耐熱性表現。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100:初始量子點 102:II-VI族半導體核 200:梯度合金量子點 202:梯度合金II-VI族半導體 210:內層區域 220:過渡區域 230:表層區域

為讓本發明的上述與其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 圖1是製備梯度合金量子點的方法示意圖。 圖2是梯度合金量子點的成分分布的示意圖。 圖3至圖8是各項檢測的檢測結果。

100:初始量子點

102:II-VI族半導體核

200:梯度合金量子點

202:梯度合金II-VI族半導體

Claims (7)

1. 一種梯度合金量子點的製作方法，包含：製備II-VI族半導體核，其中該II-VI族半導體核包含鎘(Cd)和硒(Se)，且該II-VI族半導體核中的硫原子和硒原子的莫耳數比為0至0.03；在15℃至35℃的環境下，製備第一混合物，該第一混合物包含該II-VI族半導體核、鋅離子、直鏈C_8-18烷基硫醇、含乙烯性不飽和基的直鏈C_16-20烷基胺、和直鏈C_16-20烯；對該第一混合物施行一第一熱處理步驟，以1℃/分鐘至40℃/分鐘的升溫速率，使得該第一混合物的溫度提升至240℃至320℃；以及在施行該第一熱處理步驟之後，對該第一混合物施行一第二熱處理步驟，持續時間為1分鐘至480分鐘，溫度為200℃至320℃，以使得鋅離子和硫離子擴散至該II-VI族半導體核內，而產生梯度合金量子點；其中，製備該第一混合物包含：在15℃至35℃的環境下，混合含鋅鹽、該直鏈C_8-18烷基硫醇、該含乙烯性不飽和基的直鏈C_16-20烷基胺、和該直鏈C_16-20烯，以製備第一液體；以及在15℃至35℃的環境下，混合該II-VI族半導體核和該第一液體，以製備該第一混合物。
2. 如請求項1所述的梯度合金量子點的製作方法，其中，該含乙烯性不飽和基的直鏈C_16-20烷基胺係作為鋅離子的配位基和該II-VI族半導體核的配位基。
3. 如請求項1所述的梯度合金量子點的製作方法，其中，該II-VI族半導體核是包含鎘(Cd)和硒(Se)的二元半導體合金， 該鋅離子源自醋酸鋅，該直鏈C_8-18烷基硫醇包含1-十二烷硫醇，該含乙烯性不飽和基的直鏈C_16-20烷基胺包含油胺(oleylamine)，該直鏈C_16-20烯包含1-十八烯，該第二熱處理步驟的持續時間為5分鐘至10分鐘，該第二熱處理步驟的溫度為240℃至320℃。
4. 如請求項1所述的梯度合金量子點的製作方法，其中，在施行該第一熱處理步驟前，該第一混合物中的該II-VI族半導體核、該鋅離子、該直鏈C_8-18烷基硫醇、和該含乙烯性不飽和基的直鏈C_16-20烷基胺之間的莫耳數比例關係為1：1-4：2-8：0.2-2。
5. 如請求項1所述的梯度合金量子點的製作方法，其中，該梯度合金量子點包含第一IIB族元素、第二IIB族元素、第一VIA族元素、和第二VIA族元素，該第二IIB族元素的原子量小於該第一IIB族元素的原子量，該第二VIA族元素的原子量小於該第一VIA族元素的原子量，其中，該第一IIB族元素和第一VIA族元素的濃度由內往外漸減，該第二IIB族元素和第二VIA族元素的濃度由內往外漸增。
6. 如請求項5所述的梯度合金量子點的製作方法，其中，沿著該徑向方向，該梯度合金量子點由內至外包含內層區域、過渡區域和表層區域，該內層區域滿足下式(1)和(4)、該過渡區域滿足下式(2)和(5)、該表層區域滿足下式(3)和(6)：[M₂]/([M₁]+[M₂])=45%-55% (1) [M₂]/([M₁]+[M₂])=60%-75% (2) [M₂]/([M₁]+[M₂])=80%-95% (3) [N₂]/([N₁]+[N₂])=45%-55% (4) [N₂]/([N₁]+[N₂])=60%-75% (5) [N₂]/([N₁]+[N₂])=80%-100% (6)其中，[M₁]為該第一IIB族元素的莫耳濃度、[M₂]為該第二IIB族元素的莫耳濃度，[N₁]為該第一VIA族元素的莫耳濃度、[N₂]為該第二VIA族元素的莫耳濃度。
7. 如請求項5所述的梯度合金量子點的製作方法，其中，該內層區域的組成包含Cd_x1Zn_1-x1Se_y1S_1-y1，其中X1為35%-100%、Y1為35%-100%，該表層區域的組成包含Cd_x2Zn_1-x2Se_y2S_1-y2，其中X2<X1且為5%-45%、Y2<Y1且為5%-45%。