本公開(kāi)涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及量子點(diǎn)玻璃原料、量子點(diǎn)玻璃、量子點(diǎn)光纖纖芯及制備方法。

背景技術(shù)：

1、iv-vi族半導(dǎo)體量子點(diǎn)，例如pbs、pbse等，具有帶隙能小，激子波爾半徑大，熒光波長(zhǎng)能夠在3μm和4.4μm以下調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，使其被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。

2、量子點(diǎn)的制備方法包括化學(xué)合成法、溶膠凝膠法、熔融法等，其中，熔融法通過(guò)熱處理工藝，在玻璃基質(zhì)中生長(zhǎng)量子點(diǎn)，這不僅能夠防止量子點(diǎn)的團(tuán)聚，還利于提升量子點(diǎn)的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。

3、然而，相關(guān)技術(shù)中，量子點(diǎn)的發(fā)光效率較低，且穩(wěn)定性有待提高。

4、公開(kāi)內(nèi)容

5、一方面，提供了一種量子點(diǎn)玻璃原料，所述量子點(diǎn)玻璃原料包括以下摩爾百分比的各元素：si元素：4.96％～21.05％；b元素：3.51％～19.85％；al元素：0％～7.44％；g元素：0.29％～3.16％；pb元素：0.03％～0.5％；o元素：49.15％～60.31％；n元素：1.62％～8.77％；m元素：5.28％～18.49％；x元素：0.7％～8.16％；

6、其中，其中，g元素為硫元素s、硒元素se或者碲元素te；n元素為堿土金屬元素；m元素為堿金屬元素；x元素為鹵族元素。

7、本公開(kāi)實(shí)施例提供的量子點(diǎn)玻璃原料，能夠用于制備含pbg量子點(diǎn)的量子點(diǎn)玻璃，該pbg量子點(diǎn)可以是pbs量子點(diǎn)、pbse量子點(diǎn)或者pbte量子點(diǎn)。

8、本公開(kāi)實(shí)施例提供的量子點(diǎn)玻璃原料，能夠用于制備量子點(diǎn)玻璃產(chǎn)品，基于上述各個(gè)元素以特定的摩爾百分比協(xié)同作用，使得所制備的量子點(diǎn)玻璃產(chǎn)品至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：pbg量子點(diǎn)原位形成于玻璃基質(zhì)中，不僅利于pbg量子點(diǎn)的均勻分散，且利于提升pbg量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。通過(guò)向其中加入一定量的鹵族元素與堿金屬元素配合作用，能夠形成堿金屬鹵化物晶體(簡(jiǎn)稱(chēng)mx晶體)，mx晶體存在于pbg量子點(diǎn)的表面且兩者通過(guò)鹵鉛鍵相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)pbg量子點(diǎn)表面的鈍化，從而有效減少pbg量子點(diǎn)表面缺陷對(duì)載流子的俘獲，提升pbg量子點(diǎn)的發(fā)光效率。并且，當(dāng)mx晶體的含量較多并達(dá)到目標(biāo)閾值時(shí)，其能夠以殼層形式包覆于pbg量子點(diǎn)的至少部分外表面，這不僅利于提升對(duì)pbg量子點(diǎn)的表面鈍化效果，還使得pbg量子點(diǎn)同時(shí)受到殼層和玻璃基質(zhì)的雙重保護(hù)，進(jìn)一步提升pbg量子點(diǎn)的機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。此外，堿金屬鹵化物晶體還利于降低玻璃熔體的熔制溫度、粘度，并改善玻璃基質(zhì)的均勻性。

9、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述n元素選自sr元素、ca元素、ba元素中的至少一種。

10、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述m元素選自na元素、k元素、li元素中的至少一種。

11、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述x元素選自cl元素、br元素、i元素中的至少一種。

12、選用cl元素、br元素、i元素作為x元素，它們與堿金屬元素m復(fù)配形成堿金屬鹵化物晶體并結(jié)合至pbs量子點(diǎn)的外表面，從而鈍化pbs量子點(diǎn)的表面缺陷，提升發(fā)光效率。

13、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述si元素以硅氧化物形式存在；

14、所述b元素以硼氧化物形式存在；

15、所述al元素以鋁氧化物形式存在；

16、所述g元素以mg形式和g單質(zhì)形式中的至少一種存在；

17、所述pb元素以鉛氧化物形式和鉛單質(zhì)形式中的至少一種存在；

18、所述堿土金屬元素n以堿土金屬碳酸化合物形式和堿土金屬鹵化物形式中的至少一種存在；

19、所述堿金屬元素m以堿金屬碳酸化合物形式、堿金屬硫化物形式和堿金屬鹵化物形式中的至少一種存在；

20、所述鹵族元素x以堿土金屬鹵化物形式和堿金屬鹵化物形式中的至少一種存在。

21、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述g元素為硫元素s，所述硫元素s以堿金屬硫化物形式和硫單質(zhì)形式中的至少一種存在。

22、另一方面，提供了一種量子點(diǎn)玻璃的制備方法，所述量子點(diǎn)玻璃的制備方法包括：

23、提供量子點(diǎn)玻璃的制備原料，所述量子點(diǎn)玻璃的制備原料的元素組成符合上述任一所述的量子點(diǎn)玻璃原料中的元素組成；

24、對(duì)所述量子點(diǎn)玻璃的制備原料進(jìn)行熔融處理，得到熔融態(tài)玻璃液；

25、對(duì)所述熔融態(tài)玻璃液進(jìn)行退火處理，得到玻璃中間體；

26、對(duì)所述玻璃中間體進(jìn)行熱處理，從而在玻璃基質(zhì)中析出量子點(diǎn)，得到所述量子點(diǎn)玻璃。

27、本公開(kāi)實(shí)施例提供的量子點(diǎn)玻璃的制備方法，通過(guò)對(duì)量子點(diǎn)玻璃的制備原料依次進(jìn)行熔融處理、退火處理和熱處理，即可在玻璃基質(zhì)中析出均勻分散的pbg量子點(diǎn)(例如pbs量子點(diǎn))，制備得到量子點(diǎn)玻璃。該方法操作簡(jiǎn)單方便，所制備得到的量子點(diǎn)玻璃兼具優(yōu)異的發(fā)光效率、機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。

28、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熔融處理的溫度為1200℃～1500℃，所述熔融處理的時(shí)間為30分鐘～60分鐘；

29、所述退火處理的溫度為300℃～400℃，所述退火處理的時(shí)間為3小時(shí)～8小時(shí)。

30、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熱處理的溫度為540℃～650℃，所述熱處理的時(shí)間為1小時(shí)～48小時(shí)。

31、通過(guò)上述熱處理工藝，不僅pbg量子點(diǎn)能夠在玻璃基質(zhì)中析出，同時(shí)，在pbg量子點(diǎn)作為晶核的基礎(chǔ)上，堿金屬鹵化物晶體mx也逐漸析出。

32、在熱處理進(jìn)程中，通過(guò)調(diào)整熱處理溫度和熱處理時(shí)間，能夠調(diào)整pbg量子點(diǎn)的粒徑和分布密度，以及堿金屬鹵化物晶體mx的粒徑和分布密度。

33、再一方面，提供了一種量子點(diǎn)光纖纖芯的制備方法，所述量子點(diǎn)光纖纖芯的制備方法包括：

34、提供量子點(diǎn)玻璃的制備原料，所述量子點(diǎn)玻璃的制備原料的元素組成符合上述任一所述的量子點(diǎn)玻璃原料中的元素組成；

35、對(duì)所述量子點(diǎn)玻璃的制備原料進(jìn)行熔融處理，得到熔融態(tài)玻璃液；

36、對(duì)所述熔融態(tài)玻璃液進(jìn)行光纖拉制處理，得到第一光纖纖芯預(yù)制體；

37、對(duì)所述第一光纖預(yù)制體進(jìn)行退火處理，得到第二光纖纖芯預(yù)制體；

38、對(duì)所述第二光纖纖芯預(yù)制體進(jìn)行熱處理，從而在玻璃基質(zhì)中析出量子點(diǎn)，得到所述量子點(diǎn)光纖纖芯。

39、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熔融處理的溫度為1200℃～1500℃，所述熔融處理的時(shí)間為30分鐘～60分鐘；

40、所述退火處理的溫度為300℃～400℃，所述退火處理的時(shí)間為3小時(shí)～8小時(shí)；

41、所述熱處理的溫度為540℃～650℃，所述熱處理的時(shí)間為1小時(shí)～48小時(shí)。

42、再一方面，提供了一種量子點(diǎn)玻璃，所述量子點(diǎn)玻璃采用上述的量子點(diǎn)玻璃原料，或者，采用上述的量子點(diǎn)玻璃的制備方法制備得到；

43、所述量子點(diǎn)玻璃包括玻璃基質(zhì)和位于所述玻璃基質(zhì)內(nèi)的量子點(diǎn)體系，所述量子點(diǎn)體系包括pbg量子點(diǎn)和位于所述pbg量子點(diǎn)外表面的堿金屬鹵化物晶體，所述堿金屬鹵化物晶體由元素m和元素x構(gòu)成，g元素為硫元素s、硒元素se或者碲元素te，相應(yīng)地，pbg量子點(diǎn)為pbs量子點(diǎn)、pbse量子點(diǎn)或者pbte量子點(diǎn)。

44、本公開(kāi)實(shí)施例提供的量子點(diǎn)玻璃，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：pbg量子點(diǎn)原位形成于玻璃基質(zhì)中，不僅利于pbg量子點(diǎn)的均勻分散，且利于提升pbg量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。通過(guò)向其中加入一定量的鹵族元素與堿金屬元素配合作用，能夠形成堿金屬鹵化物晶體(簡(jiǎn)稱(chēng)mx晶體)，mx晶體存在于pbg量子點(diǎn)的表面且兩者通過(guò)鹵鉛鍵相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)pbg量子點(diǎn)表面的鈍化，從而有效減少pbg量子點(diǎn)表面缺陷對(duì)載流子的俘獲，提升pbg量子點(diǎn)的發(fā)光效率。并且，當(dāng)mx晶體的含量較多并達(dá)到目標(biāo)閾值時(shí)，其能夠以殼層形式包覆于pbg量子點(diǎn)的至少部分外表面，這不僅利于提升對(duì)pbg量子點(diǎn)的表面鈍化效果，還使得pbg量子點(diǎn)同時(shí)受到殼層和玻璃基質(zhì)的雙重保護(hù)，進(jìn)一步提升pbg量子點(diǎn)的機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。此外，堿金屬鹵化物晶體還利于降低玻璃熔體的熔制溫度、粘度，并改善玻璃基質(zhì)的均勻性。

45、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述堿金屬鹵化物晶體以第一形態(tài)和第二形態(tài)中的至少一種存在；

46、所述第一形態(tài)為殼層形態(tài)，使得所述堿金屬鹵化物晶體包覆于所述pbg量子點(diǎn)的至少部分外表面；

47、所述第二形態(tài)為分散的晶體形態(tài)，使得所述堿金屬鹵化物晶體呈分散狀分布于所述pbg量子點(diǎn)的外表面。

48、對(duì)于殼層形態(tài)，一種示例是，堿金屬鹵化物晶體以全包裹方式包覆于pbg量子點(diǎn)，另一種示例是，堿金屬鹵化物晶體以半包裹方式包覆于pbg量子點(diǎn)。堿金屬鹵化物晶體可以全包裹和半包裹中的至少一種方式存在。

49、再一方面，提供了一種量子點(diǎn)光纖，所述量子點(diǎn)光纖包括量子點(diǎn)光纖纖芯，所述量子點(diǎn)光纖纖芯采用上述的量子點(diǎn)玻璃原料，或者，采用上述的量子點(diǎn)光纖纖芯的制備方法制備得到；

50、所述量子點(diǎn)光纖纖芯包括玻璃基質(zhì)和位于所述玻璃基質(zhì)內(nèi)的量子點(diǎn)體系，所述量子點(diǎn)體系包括pbg量子點(diǎn)和位于所述pbg量子點(diǎn)外表面的堿金屬鹵化物晶體，所述堿金屬鹵化物晶體由元素m和元素x構(gòu)成，g元素為硫元素s、硒元素se或者碲元素te。

51、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述堿金屬鹵化物晶體以第一形態(tài)和第二形態(tài)中的至少一種存在；

52、所述第一形態(tài)為殼層形態(tài)，使得所述堿金屬鹵化物晶體包覆于所述pbg量子點(diǎn)的至少部分外表面；

53、所述第二形態(tài)為分散的晶體形態(tài)，使得所述堿金屬鹵化物晶體呈分散狀分布于所述pbg量子點(diǎn)的外表面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路