本公開涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及量子點(diǎn)玻璃原料及其制備方法和應(yīng)用。

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，由于量子點(diǎn)的比表面積較大，其表面缺陷較多，例如懸掛鍵較多，使得目前的pbs、pbse等量子點(diǎn)的發(fā)光效率較低。

4、公開內(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：12.63％～21.05％；al元素：1.36％～8.2％；zn元素：1.03％～7.19％；pb元素：0.03％～0.68％；o元素：36.33％～76.36％；g元素：0.34％～2.04％；m元素：10.7％～21.41％；n元素：1.03％～5.13％；x元素：0.5％～3.4％；

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

7、本公開實(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)。也就是說，當(dāng)g元素為硫元素s時(shí)，該量子點(diǎn)玻璃原料用于制備含pbs量子點(diǎn)的量子點(diǎn)玻璃；當(dāng)g元素為硒元素se時(shí)，該量子點(diǎn)玻璃原料用于制備含pbse量子點(diǎn)的量子點(diǎn)玻璃；當(dāng)g元素為碲元素te時(shí)，該量子點(diǎn)玻璃原料用于制備含pbte量子點(diǎn)的量子點(diǎn)玻璃。

8、本公開實(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)的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性。通過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，一方面，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。另一方面，堿金屬鹵化物晶體存在于pbg量子點(diǎn)的表面且兩者通過鹵鉛鍵相連以鈍化pbg量子點(diǎn)表面的缺陷，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。

9、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。

10、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。

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pbg量子點(diǎn)的外表面，從而鈍化pbg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al元素以鋁氧化物形式存在；

15、所述g元素以zng形式、g單質(zhì)形式中的至少一種存在；

16、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；

17、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；

18、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；

19、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。

20、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zns形式和硫單質(zhì)形式中的至少一種存在。

21、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：

22、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；

23、對(duì)所述量子點(diǎn)玻璃的制備原料進(jìn)行熔融處理，得到將熔融態(tài)玻璃液置于模具中冷卻成型，得到玻璃前驅(qū)體；

24、對(duì)所述玻璃前驅(qū)體進(jìn)行退火處理，得到玻璃中間體；

25、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。

26、本公開實(shí)施例提供的量子點(diǎn)玻璃的制備方法，通過對(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，能夠玻璃基質(zhì)中析出均勻分散的量子點(diǎn)體系，量子點(diǎn)體系包括pbg量子點(diǎn)和位于pbg量子點(diǎn)表面的堿金屬鹵化物晶體。該方法操作簡(jiǎn)單方便，制備得到的量子點(diǎn)玻璃在具有良好的穩(wěn)定性(這包括機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性)的前提下，其發(fā)光效率相比相關(guān)技術(shù)得以提升。

27、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熔融處理的溫度為1350℃～1500℃，所述熔融處理的時(shí)間為30分鐘～60分鐘；

28、所述退火處理的溫度為250℃～450℃，所述退火處理的時(shí)間為2小時(shí)～10小時(shí)。

29、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熱處理的溫度為450℃～600℃，所述熱處理的時(shí)間為1小時(shí)～48小時(shí)。

30、通過上述熱處理工藝，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。

31、在熱處理進(jìn)程中，通過調(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。

32、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：

33、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；

34、對(duì)所述量子點(diǎn)玻璃的制備原料進(jìn)行熔融處理，將熔融態(tài)玻璃液置于模具中冷卻成型，得到玻璃前驅(qū)體；

35、對(duì)所述玻璃前驅(qū)體進(jìn)行光纖拉制處理，得到第一光纖纖芯預(yù)制體；

36、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；

37、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。

38、在一些可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述熔融處理的溫度為1350℃～1500℃，所述熔融處理的時(shí)間為30分鐘～60分鐘；

39、所述退火處理的溫度為250℃～450℃，所述退火處理的時(shí)間為2小時(shí)～10小時(shí)；

40、所述熱處理的溫度為450℃～600℃，所述熱處理的時(shí)間為1小時(shí)～48小時(shí)。

41、又一方面，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；

42、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)。

43、本公開實(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)的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)穩(wěn)定性。通過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，一方面，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。另一方面，堿金屬鹵化物晶體存在于pbg量子點(diǎn)的表面且兩者通過鹵鉛鍵相連以鈍化pbg量子點(diǎn)表面的缺陷，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。

44、又一方面，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)玻璃的制備方法制備得到；

45、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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路