CN115975622A - 纳米片、应用及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种纳米片及其制备方法，包含其的光电器件，纳米片分散液。纳米片包括多颗间隔分布的半导体纳米晶和分散多颗半导体纳米晶的基质，半导体纳米晶的材料为第一半导体化合物，基质的材料为第二半导体化合物，基质为连续的单晶材料。半导体纳米晶间隔分散在二维的基质中，外延形成的第二半导体化合物不仅连续完整，没有空洞，而且结晶质量好，为单晶的状态，这样的基质晶体一方面对半导体纳米晶的电子和空穴在空间分布进行了限域，同时也为半导体纳米晶之间发生量子耦合提供了基础。且新形成的纳米片实现了光学性质均一的特点。

Description

纳米片、应用及其制备方法

技术领域

本公开涉及纳米片制备技术领域，具体而言，涉及一种纳米片、应用及其制备方法。

背景技术

胶体量子点(quantum dots,QD)又被称为“人造原子”，它的电子结构主要可以用受量子限域的激子态来描述。激子波函数在空间上基本受限在量子点内部，少部分可以溢出量子点表面，当量子点互相靠得很近时，不同量子点的激子态可以发生耦合，当多个量子点实现量子耦合，就可以获得一类新的半导体材料，即具有微能带(mini-band)的超晶格。超晶格因其独特的电子、光学和光电子特性激发了人们的浓厚兴趣，在制备超晶格上也付出了巨大的努力。。

尽管通过分子束外延和其他高真空技术已经实现在单晶衬底上制备自组织量子点的超晶格，但自组织量子点尺寸分布和量子点间距的控制还远未精确，并且量子点周围的基质材料提供的激子空间限域能力通常很弱，这使得产生的结构不适合在常温条件下应用。相反，胶体量子点可以实现接近单分散的电子结构，并且基质材料(宽带隙半导体壳和有机配体)对激子的空间限域能力非常强，但对胶体量子点之间的量子耦合实现可控仍具有挑战性。胶体量子点可以通过相邻量子点之间的配体-配体相互作用组装成有序的三维和二维结构，但是有机配体有效地解耦了单个量子点的激子波函数。胶体PbSe量子点可以在固体或液体衬底上通过外延拼接融合形成二维薄膜，但在其中存在不少由残余配体和空气填充的蜂窝结构，它们对激子的空间分布进行了限制。为了改进薄膜质量，高发光效率的CdSe/CdS核壳量子点通过相邻量子点之间填充非外延生长的CdS和/或ZnS晶格。遗憾的是，测量和计算证实，由于相邻量子点之间的距离不均匀，连接材料的晶格无序和空洞附近的点缺陷，尚未实现量子点之间的量子耦合。此外，这些结构缺陷也在量子点固体/薄膜中引入了缺陷态或束缚能级，对光生载流子和电生载流子造成影响。例如，在衬底上具有高效光致发光的CdSe/CdS核壳量子点，可在CdS和/或ZnS填充(非外延生长)时大部分猝灭。

发明内容

本公开的目的在于提供一种具有独特光电特性的高质量的纳米片及其制备方法、应用。

根据本公开的第一方面，提供了一种纳米片，纳米片包括多颗间隔分布的半导体纳米晶和分散上述多颗半导体纳米晶的基质，上述半导体纳米晶的材料为第一半导体化合物，上述基质的材料为第二半导体化合物，上述基质为连续的单晶材料。

进一步地，上述第二半导体化合物的与上述第一半导体化合物的禁带宽度不同。

进一步地，上述第一半导体化合物与上述第二半导体化合物的晶格结构相同，且晶格常数的差异小于10％。

进一步地，上述第一半导体化合物为II-VI族化合物，上述第二半导体化合物为II-VI族化合物。

进一步地，上述第一半导体化合物为CdSe，上述第二半导体化合物为CdS，其中纳米片中的镉的摩尔含量为51～55％，S的摩尔含量为35～40％，Se的摩尔含量为6～9％。

进一步地，各相邻上述半导体纳米晶之间的间距为1.2～3nm。

进一步地，上述纳米片的厚度范围为1.5～2.5nm，纳米片的横向尺寸范围为10～50nm。

进一步地，上述纳米片的厚度<001>方向包括6～7单层Cd，5单层Se/S。

进一步地，上述纳米片的荧光发射峰位在500～520nm之间。

进一步地，纳米片的紫外可见吸收光谱包括上述第二半导体化合物的二维形貌吸收峰和上述第一半导体化合物的零维形貌吸收峰。

进一步地，上述纳米片中的上述半导体纳米晶的颗粒数为10～1000。

进一步地，上述纳米片的荧光效率大于等于50％、半峰宽小于等于105meV。

根据本公开的第二方面，提供了一种光电器件，其特征在于，包括权利要求1-12任一项上述的纳米片。

根据本公开的第三方面，提供了一种纳米片分散液，包括多个权利要求1-12任一项上述的纳米片和分散介质。

进一步地，各个上述纳米片之间的厚度偏差在10％以内。

根据本公开的第四方面，提供了一种纳米片的制备方法，上述制备方法包括：制备含多颗第一半导体化合物的半导体纳米晶核的原液；将上述半导体纳米晶核的原液和第二半导体化合物壳层的原料混合并加热反应，从而在各颗上述半导体纳米晶核表面外延生长上述第二半导体化合物壳层得到核壳半导体纳米晶；利用上述第二半导体化合物壳层的原料使得各上述核壳半导体纳米晶实现定向二维连接，得到上述纳米片。

进一步地，上述制备方法包括：

S1，将核的阳离子前体、核的阴离子前体、可选的第一配体和第一有机反应介质混合，并在第一温度下反应一定时间，得到含半导体纳米晶核的第一分散液；从上述第一分散液分离纯化得到上述半导体纳米晶核，将上述半导体纳米晶核分散于液体中得到上述半导体纳米晶核的原液，上述半导体纳米晶核的材料为第一半导体化合物；

S2，将上述半导体纳米晶核的原液、壳层阳离子前体、壳层阴离子前体、可选的第二配体和第二有机反应介质混合，并在第二温度下反应一定时间，得到含核壳半导体纳米晶的第二分散液；从上述第二分散液中分离纯化得到上述核壳半导体纳米晶，将上述核壳半导体纳米晶分散于液体中得到核壳半导体纳米晶的原液，上述壳层的材料为第二半导体化合物；

S3，将上述核壳半导体纳米晶的原液、二维连接用阳离子前体和可选的第三配体混合，在第三温度下反应一定时间，使得各上述核壳半导体纳米晶通过上述第二半导体化合物进行二维连接，得到含上述纳米片的第三分散液；其中上述二维连接用阳离子前体中的阳离子为上述第二半导体化合物中的阳离子。

进一步地，上述制备方法还包括S4：对上述第三分散液进行分离纯化，得到纳米片。

进一步地，上述S3中，上述阳离子前体和上述可选的第三配体加热至第三温度，注入上述核壳半导体纳米晶的原液进行混合并反应。

进一步地，上述S3中，反应过程中的产物的光致发光峰位未发生蓝移。

进一步地，上述第一温度的范围为210～260℃，上述第二温度的范围为170～190℃，上述第三温度的范围为215～250℃。

进一步地，S2中的上述壳层阳离子前体与上述壳层阴离子前体的摩尔比值为5：4～5：1。

进一步地，S2中的各个原料的摩尔比例范围如下：上述含半导体纳米晶核的原液中的半导体纳米晶与上述壳层阳离子前体的摩尔比为1:50～1:200。

进一步地，上述S3中，将上述核壳半导体纳米晶的原液、阴离子前体、上述阳离子前体和脂肪酸混合，在第三温度下反应，得到含纳米片的第三分散液，其中上述阴离子前体中的阴离子为第二半导体化合物中的阴离子。

进一步地，上述制备方法还包括对上述纳米片进行表面优化，从而减少上述纳米片的表面缺陷。

进一步地，上述半导体纳米晶核的第一激子吸收峰位于430～450nm之间，上述核壳半导体纳米晶的第一激子吸收峰位于470～490nm之间。

进一步地，上述半导体纳米晶核的尺寸小于等于2.5nm，上述核壳半导体纳米晶的尺寸小于等于3.5nm。

进一步地，上述核壳半导体纳米晶具有1～3单层的壳。

进一步地，上述壳层的导带高于上述半导体纳米晶核的导带能量，上述半导体纳米晶核为闪锌矿结构。

进一步地，上述纳米片的荧光发射峰位可以通过调节上述半导体纳米晶核的尺寸、上述核壳半导体纳米晶的壳厚中的一种或两种来调节。

通过预合成的核壳半导体纳米晶的二维定向连接，在溶液中合成了超晶格纳米片。基质除了为二维超晶格中半导体纳米晶的激子态提供空间限制外，外延生长的纳米片为单晶状态，致密无空洞，更好地实现了半导体纳米晶之间的量子耦合，这也是二维超晶格纳米片具有均匀的光学特性的基础。结果表明，可以用溶液合成的简单途径获得具有独特且复杂的电子结构的半导体纳米晶体，而这用其他方法是很难实现的。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1示出了本公开的纳米片的制备工艺示意图。

图2(a)示出了实施例1中的CdSe核的UV-Vis、荧光发射(PL)光谱，图2(b)示出了HAADF图。

图3(a)示出了实施例1中的CdSe/CdS核壳半导体纳米晶的UV-Vis、光致发光(PL)光谱，图3(b)和HAADF图。

图4示出了实施例1中的CdSe/CdS核壳半导体纳米晶到纳米片的反应过程中，不同反应时间的HAADF图演变情况。

图5示出了实施例1中定向附着期间的反应混合物的UV-Vis和荧光发射光谱不同反应时间下的演变情况。

图6(a)示出了实施例1得到的纳米片的高分辨率HAADF俯视图，图6(b)示出了纳米片的原子分辨率HAADF侧视图。

图7(a)示出了实施例1得到的纳米片的高分辨率HAADF俯视图，图7(b)示出了纳米片的高分辨率HAADF侧视图，插图为局部放大图。

图8示出了实施例1得到的纳米片的快速傅立叶变换(FFT)图案。

图9示出了实施例1得到的纳米片通过电子能量损失谱获得的Cd、S和Se的元素分布图。

图10示出了实施例1得到的纳米片的理论结构俯视(上图)和侧视(下图)示意图。

图11示出了实施例1得到的纳米片和对比例得到的CdS纳米片的X射线衍射图，插图为纳米片的Z(原子序数)对比度图像。

图12(a)示出了实施例1的CdSe/CdS核壳半导体纳米晶和纳米片的UV-Vis对比图，

图12(b)示出了CdSe/CdS核壳半导体纳米晶和纳米片的荧光发射光谱对比图。

图13示出了实施例1的纳米片和对比例得到的CdS纳米片的UV-Vis对比图。

图14(a)和(b)示出了实施例1方法得到的两个实验批次的纳米片的单个晶体的和集合体的PL光谱对比，图14(c)示出了实施例1方法得到的不同实验批次的纳米片的单个晶体的和集合体的荧光峰位和荧光半峰宽的统计图。

图15(a)示出了实施例1得到的CdSe/CdS核壳半导体纳米晶在三个激发波长下的光致激发光谱，图15(b)示出了实施例1得到的纳米片在三个激发波长下的光致激发光谱。

图16示出了实施例2得到的纳米片及对应的CdSe/CdS核壳半导体纳米晶的UV-Vis、荧光发射(PL)光谱图。

图17示出了实施例3得到的纳米片的UV-Vis、荧光发射(PL)光谱和光致激发光谱图。

图18示出了实施例3得到的纳米片的HAADF俯视图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用来描述各种元件、组分，但这些元件、组分不应被这些术语限制。这些术语仅用来使一个元件、组分区别于另一元件、组分。

根据本公开的第一方面，提供了一种纳米片，纳米片包括多颗间隔分布的半导体纳米晶和分散多颗半导体纳米晶的基质，半导体纳米晶的材料为第一半导体化合物，基质的材料为第二半导体化合物，基质为连续的单晶材料。

半导体纳米晶间隔分散在二维的晶体(或者称基质)中，外延形成的第二半导体化合物不仅连续完整，没有空洞，而且结晶质量好，为单晶的状态，这样的基质晶体一方面对半导体纳米晶的电子和空穴在空间分布进行了限域，同时也为半导体纳米晶之间发生量子耦合提供了基础。一般地，半导体纳米晶因尺寸不均一，周围化学环境、结构环境不均一等，会产生光学性质的不均一，但本公开新形成的纳米片实现了光学性质均一的特点。前述光学性质指的是荧光发射峰位，半峰宽等，推测在纳米片的各个半导体纳米晶因为发生了量子耦合，共用了一套能带结构，消除了单个半导体纳米晶能带上的差异，从而纳米片中的几十甚至上百个半导体纳米晶的光学性质几乎都是一样的。

在一些实施例中，第二半导体化合物与所述第一半导体化合物的禁带宽度不同。在一些实施例中，第二半导体化合物的导带高于第一半导体化合物的导带能量，即I型半导体纳米晶。

在一些实施例中，第一半导体化合物与第二半导体化合物的晶格结构相同，且晶格常数的差异小于10％。在一些实施例中，第一半导体化合物与第二半导体化合物的晶格结构相同，且晶格常数的差异小于等于5％。在一些实施例中，晶格均是闪锌矿结构。

纳米片除了呈片状，其它维度的形状不限，纳米片不是纳米棒。第一半导体化合物材料的实例包括但不限于II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、包括前述元素的任何一种的合金化合物。实例的非限制性例子包括ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括前述的任何一种的合金、和/或包括前述的任何一种的混合物，包括三元和四元混合物或合金。

在一些优选实施例中，第一半导体化合物为II-VI族化合物，第二半导体化合物为II-VI族化合物。第一半导体化合物与第二半导体化合物不同。

在一些实施例中，第一半导体化合物为CdSe，第二半导体化合物为CdS。立方相CdSe晶胞的边长为0.605nm，立方相CdS晶胞的边长为0.5832nm。

在一些实施例中，第一半导体化合物为CdSe，第二半导体化合物为CdS，其中纳米片中的镉的摩尔含量为51～55％，S的摩尔含量为35～40％，Se的摩尔含量为6～9％。

在一些实施例中，第一半导体化合物为CdSe，第二半导体化合物为CdS，其中纳米片中的镉与(S+Se)的摩尔比为大于1且小于等于1.2，或者为1.15～1.2之间。

纳米片的表面具有配体，配体化合物可为本领域中已知的任何合适的配体化合物而没有特别限制，表面配体可以直接合成得到或者经过配体交换得到。例如，配体化合物可包括式RCOOH、RNH₂、R₂NH、R₃N、RSH、RH₂PO、R₂HPO、R₃PO、RH₂P、R₂HP、R₃P、ROH、RCOOR'、RPO(OH)₂或R₂POOH的化合物，其中R和R'独立地为C1-C24烷基、C2-C24烯基、或C6-C20芳基、或其组合。有机配体化合物可配位至如所制备的纳米晶的表面，增强纳米晶在溶液中的分散，且其可对纳米晶的发光和电特性具有作用。有机配体化合物的实例可包括但不限于，甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、丁硫醇、戊硫醇、己硫醇、辛硫醇、十二烷硫醇、十六烷硫醇、十八烷硫醇、苄硫醇、甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、辛胺、十二烷胺、十六烷基胺、十八烷基胺、二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、十二烷酸、十六烷酸、十八烷基酸、油酸、苯甲酸，膦例如取代或未取代的甲基膦(例如，三甲基膦、甲基二苯基膦等)、取代或未取代的乙基膦(例如，三乙基膦、乙基二苯基膦等)、取代或未取代的丙基膦、取代或未取代的丁基膦、取代或未取代的戊基膦、取代或未取代的辛基膦(例如，三辛基膦)等，膦氧化物化合物例如取代或未取代的甲基膦氧化物(例如，三甲基膦氧化物、甲基二苯基膦氧化物等)、取代或未取代的乙基膦氧化物(例如，三乙基膦氧化物、乙基二苯基膦氧化物等)、取代或未取代的丙基膦氧化物、取代或未取代的丁基膦氧化物、取代或未取代的辛基膦氧化物(例如，三辛基膦氧化物等)等、二苯基膦化合物、三苯基膦化合物、其氧化物化合物等、以及膦酸。所述有机配体化合物可单独使用或者作为包括前述化合物的至少两种的组合使用。一般认为分散在基质中的半导体纳米晶表面不存在配体。

在一些实施例中，各相邻半导体纳米晶之间的间距基本相等，基本相等是指偏差在15％以内。在一些实施例中，各相邻半导体纳米晶之间的间距为1.2～3nm。间距可以通过制备方法调整。

在一些实施例中，纳米片的厚度范围为1.5～2.5nm，纳米片的横向尺寸范围为10～50nm。横向尺寸指的是横向表面的较长的边长，横向表面是纳米片面积最大的两个面。横向表面的面积可以达到2000nm²。在优选的实施例中，纳米片的横向表面是平坦的，可以达到原子级平整。

在一些实施例中，纳米片的厚度<001>方向包括6～7单层Cd，5单层Se/S，此处“/”代表Se加S层数合并计算。

纳米片的荧光发射峰位可以根据需要调节工艺即可实现。在一些实施例中，纳米片的荧光发射峰位在500～520nm之间。

在一些实施例中，纳米片的紫外可见吸收光谱包括第二半导体化合物的二维形貌吸收峰和第一半导体化合物的零维形貌吸收峰。在一些实施例中，纳米片的紫外可见吸收光谱包括三个紫外可见吸收峰。在一些实施例中，根据特定的纳米片的具体组成，三个紫外可见吸收峰的范围分别为495～505nm、430～440nm和405～415nm。

纳米片的尺寸越大，半导体纳米晶颗粒数越大。在一些实施例中，纳米片中的半导体纳米晶颗粒数为10～1000，或者20～500。

在一些实施例中，纳米片的荧光效率大于等于50％、半峰宽小于等于105meV。荧光效率和半峰宽可以根据进行合成方案进行改进从而提高，在一些实施例中，纳米片的荧光效率大于等于70％，或者大于等于85％，或者大于等于95％。

在一些实施例中，上述纳米片具有闪锌矿结构。

在一些实施例中，位于纳米片中的半导体纳米晶为球形或非球形，半导体纳米晶的平均尺寸可以为1～20nm或者1～10nm或者1～5nm。当半导体纳米晶具有球形形状时，上述半导体纳米晶的尺寸可为直径。当上述半导体纳米晶为非球形形状，上述半导体纳米晶的尺寸可为由半导体纳米晶的电子显微镜图像的二维面积计算得到的等效(相等)面积的圆的直径。

在一些实施例中，纳米片中的半导体纳米晶为核壳半导体纳米晶，包括半导体纳米晶核和至少一壳层，半导体纳米晶中排除最外侧壳层之后的材料为第一半导体化合物，最外侧的壳层的材料同基质的材料。在一些实施例中，核壳半导体纳米晶中的半导体纳米晶核的第一激子吸收峰位于430～450nm之间，核壳半导体纳米晶的第一激子吸收峰位于470～490nm之间。在一些实施例中，半导体纳米晶核为闪锌矿结构。在一些实施例中，半导体纳米晶核的尺寸小于等于2.5nm，核壳半导体纳米晶的尺寸小于等于3.5nm。在一些实施例中，核壳半导体纳米晶具有1～3单层(monolayer)的壳。上述特征根据现有技术手段难以检测，但可以通过纳米片的制备方法中的控制参数进行确定。

上述纳米片具有超晶格结构，其同样难以表征，可以初步用颜色区分的元素分布图来说明，比如在CdSe/CdS超晶格纳米片中，Se元素由于存在于半导体纳米晶中分布较为分散，S元素作为基质的组成元素，分布较为连续，看似一整片都是。但可以通过纳米片的制备方法中进行理论分析判定。

根据本公开的第二方面，提供了一种光电器件，包括上述任一种的纳米片。光电器件可以为发光二极管照明设备、发致发光显示设备、太阳能电池、图像传感器和激光器等。

根据本公开的第三方面，提供了一种纳米片分散液，包括多个上述任一种的纳米片和分散介质。

在一些实施例中，各个纳米片之间的厚度偏差在10％以内。通过湿法化学工艺的控制，可以有效控制纳米片的厚度分布。

在一些实施例中，各个纳米片的横向尺寸不同，但分布在为10-50nm之间。

在一些实施例中，纳米片在分散液中的质量分数大于等于0.1wt％，或者大于等于1wt％，或者大于等于5wt％。在一些实施例中，分散介质选自可聚合的单体、己烷、庚烷、辛烷、氯仿、ODE、甲苯和苯中的一种或多种。上述分散液中还可以包括热引发剂或光引发剂。

根据本公开的第四方面，提供了一种纳米片的制备方法，制备方法包括：制备含多颗第一半导体化合物的半导体纳米晶核的原液；将半导体纳米晶核的原液和第二半导体化合物壳层的原料混合并加热反应，从而在各颗半导体纳米晶核表面外延生长第二半导体化合物壳层得到核壳半导体纳米晶；利用第二半导体化合物壳层的原料使得各核壳半导体纳米晶实现定向二维连接，得到纳米片。需要说明的是，定向二维连接和核壳半导体纳米晶的形成可以同步进行，或者说可以不区分外延生长壳层和二维连接的过程，当然也可以有人为的阶段性区分。

上述方法通过预合成的核壳半导体纳米晶在反应溶液中完成二维定向连接，在溶液中合成了具有超晶格结构的纳米片。基质除了为二维超晶格中CdSe半导体纳米晶的激子态提供空间限制外，外延生长的纳米片为连续单晶状态，致密无空洞，更好地实现了半导体纳米晶之间的量子耦合，从而提供了二维超晶格的均匀的光学特性。而且，每个纳米片之间的光学性质差异也很小。结果表明，溶液法合成可以提供一种获得独特但复杂的电子结构半导体超晶格的简单方法，其他制备方法难以实现。上述“超晶格”被用来描述溶液法合成纳米晶的有序组装，且纳米晶之间存在电子耦合。需要说明的是，上述制备方法中不是所有半导体纳米晶都生长成纳米片，当然优选所有半导体纳米晶生长成纳米片。

在一些实施例中，根据上述的制备方法，具体地，制备方法包括：

S1，将核的阳离子前体、核的阴离子前体、可选的第一配体和第一有机反应介质混合，并在第一温度下反应一定时间，得到含半导体纳米晶核的第一分散液；从第一分散液分离纯化得到半导体纳米晶核，将半导体纳米晶核分散于液体中得到多颗半导体纳米晶核的原液，半导体纳米晶核的材料为第一半导体化合物；

S2，将半导体纳米晶核的原液、壳层阳离子前体、壳层阴离子前体、可选的第二配体和第二有机反应介质混合，并在第二温度下反应一定时间，得到含核壳半导体纳米晶的第二分散液；从第二分散液中分离纯化得到核壳半导体纳米晶，将核壳半导体纳米晶分散于液体中得到核壳半导体纳米晶的原液，壳层的材料为第二半导体化合物；

S3，将核壳半导体纳米晶的原液、二维连接用阳离子前体和可选的第三配体混合，在第三温度下反应一定时间，使得各核壳半导体纳米晶通过第二半导体化合物进行二维连接，得到含纳米片的第三分散液；其中二维连接用阳离子前体中的阳离子为第二半导体化合物中的阳离子。需要说明的是，在另一些实施例中，S2和S3可以不区分，即为一个步骤，即通过调整S2的原料的量可以省略S3，无需加入额外的阳离子前体和可选的第三配体。

在一些实施例中，第二半导体化合物的导带高于第一半导体化合物的导带能量。即得到I型半导体纳米晶。

“可选”是指可加或不加配体，第一配体、第二配体和第三配体可以为本技术领域已知的配体，优选第一配体、第二配体和第三配体为C个数小于24的脂肪酸。在一些优选实施例中，S2中不加第二配体。

前体原料按照需要合成的半导体材料进行选择，没有特别限制。第一半导体化合物材料的实例包括但不限于II-VI族化合物、II-V族化合物、III-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、II-IV-V族化合物、包括前述元素的任何一种的合金化合物。实例的非限制性例子包括ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdO、CdS、CdSe、CdTe、MgS、MgSe、GaAs、GaN、GaP、GaSe、GaSb、HgO、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InN、InP、InSb、AlAs、AlN、AlP、AlSb、TiN、TiP、TiAs、TiSb、PbO、PbS、PbSe、PbTe、Ge、Si、包括前述的任何一种的合金、和/或包括前述的任何一种的混合物，包括三元和四元混合物或合金。

在一些优选实施例中，第一半导体化合物为II-VI族化合物，第二半导体化合物为II-VI族化合物。第一半导体化合物与第二半导体化合物不同。在一些优选实施例中，第一半导体化合物与第二半导体化合物的晶格结构相同，且晶格常数的差异小于10％。

实施例的方法中使用的有机反应介质不被具体地限制，可以包括能够用于制备半导体纳米晶的任何适合的有机反应介质。有机反应介质的示例可以包括：C6至C22伯胺，诸如十六烷基胺；C6至C22仲胺，诸如二辛基胺；C6至C40叔胺，诸如三辛基胺；含氮杂环化合物，诸如吡啶；C6至C40脂肪族烃(例如，烷烃、烯烃、炔烃等)，诸如十六烷、十八烷、十八烯或角鲨烷；C6至C30芳香族烃，诸如苯基十二烷、苯基十四烷或苯基十六烷；取代有C6至C22烷基的膦，诸如三辛基膦；取代有C6至C22烷基的氧化膦，诸如三辛基氧化膦；C12至C22芳香族醚，诸如苯醚或苄醚；或者它们的组合，但不限于此。上述分散半导体纳米晶核或核壳半导体纳米晶的“液体”可以参照有机反应介质范围进行选择。

反应时间不被具体地限制，而是可以适当地选择。例如，反应可以执行例如大于或等于大约20分钟或者大于或等于大约25分钟，但其不限于此。可以在惰性气体气氛或空气下或者在真空下执行反应，但其不限于此。

在一些实施例中，制备方法还包括S4：对第三分散液进行分离纯化，得到纳米片。分离纯化的方法没有特别限制，可以采用特定溶剂加入至反应产物的液体中，进行离心、沉淀、层析或蒸馏来执行分离。

在一些实施例中，S3中，阳离子前体和可选的第三配体加热至第三温度，注入核壳半导体纳米晶的原液进行混合并反应。

在一些实施例中，S3中，反应过程中的产物的光致发光峰位未发生蓝移。可以知晓，因未发生形成第一半导体化合物和第二半导体化合物的合金纳米晶而发生发光峰位的移动。证明了在定向附着过程中，不存在明显的合金化或溶解或成熟。

在一些优选的实施例中，S3中的阳离子前体为金属醋酸盐，第三配体为油酸。

温度对反应产物有影响，在一些优选的实施例中，第一温度的范围为210～260℃，第二温度的范围为170～190℃，第三温度的范围为215～250℃。从而得到高光学性能的纳米片。

为了得到高质量的纳米片，S2的壳层生长应减少或降低自成核的概率，可以通过原料比例的调整来控制。在一些实施例中，S2中的壳层阳离子前体(以阳离子计算)与壳层阴离子前体(以阴离子计算)的摩尔比值为5：4～5：1。在另一些实施例中，S2中的各个原料的摩尔比例范围如下：含半导体纳米晶核的原液中的半导体纳米晶与壳层阳离子前体(以阳离子计算)的摩尔比为1:50～1:200。在另一些实施例中，在一些实施例中，S2中的壳层阳离子前体(以阳离子计算)与壳层阴离子前体(以阴离子计算)的摩尔比值为1～2。

在一些实施例中，S3中：将含核壳半导体纳米晶的原液、阴离子前体、阳离子前体和脂肪酸混合，在第三温度下反应，得到含纳米片的第三分散液，其中阴离子前体中的阴离子为第二半导体化合物中的阴离子。

在一些实施例中，制备方法还包括对纳米片进行表面优化，从而减少纳米片的表面缺陷。提高纳米片的光学性能。

在一些实施例中，半导体纳米晶核的第一激子吸收峰位于430～450nm之间，核壳半导体纳米晶的第一激子吸收峰位于470～490nm之间。第一激子吸收峰可以代表尺寸，在该尺寸范围内容易得到高光学性能的纳米片。

在一些实施例中，半导体纳米晶核的尺寸小于等于2.5nm，核壳半导体纳米晶的尺寸小于等于3.5nm。从而得到高光学性能的纳米片。在该尺寸范围内容易得到高光学性能的纳米片。

在一些实施例中，核壳半导体纳米晶具有1～3单层的壳。

在一些优选的实施例中，壳层的导带高于半导体纳米晶核的导带能量，半导体纳米晶核为闪锌矿结构。

在一些实施例中，纳米片的荧光发射峰位可以通过调节半导体纳米晶核的尺寸、核壳半导体纳米晶的壳厚中的一种或两种来调节。

下文中，参照具体实施例更详细地说明实施方式。然而，它们是本公开内容的示例性实例，并且本公开内容不限于此。

化学品：硒粉(硒，200目，99.999％)、1-十八烯(ODE，90％)、油酸(90％)、油酸胺(≥98％)合成硬脂酸镉的醋酸镉二水合物(Cd(Ac)₂·2H₂O，98+％)从Sigma Aldrich购买。二水醋酸镉(Cd(Ac)₂·2H₂O，99.999％)和硫磺粉(S，99.98％)从阿尔法埃萨公司购买。硬脂酸(90％)购自东京化学工业公司。丙酮(分析试剂)、无水甲醇、氯仿(分析试剂)和甲苯(分析试剂)购自国药集团化学试剂。所有化学品均未经进一步纯化即被使用。

阴离子前体溶液/悬浮液的制备。硒粉(1mmol)作为硒悬浮液分散在20mL ODE中。S-ODE溶液的制备方法是在室温下通过超声波将S粉末(0.9mmol)溶解在15mL ODE中，并在使用前在黑暗条件下储存。

镉前体溶液的制备。在氩气鼓泡10min的情况下，将二水醋酸镉(0.9mmol)、油酸(0.4mmol)和16mL ODE装入25mL三颈烧瓶中，并加热至170℃持续5min。将混合物在空气中冷却至室温。在10000rpm下离心4min后，获得上清液(约16mL)作为镉前体溶液。溶液应新鲜制备。

硬脂酸镉的合成。将二水合醋酸镉(10mmol)溶解在100mL烧杯中的甲醇(50mL)中。在另一个烧杯(500mL)中，通过搅拌20min将硬脂酸(20mmol)和四甲基氢氧化铵(20mmol)溶解在200mL甲醇中。将醋酸镉溶液滴入500mL烧杯中。硬脂酸镉为白色沉淀。添加醋酸镉溶液后，继续搅拌20min。通过过滤分离沉淀并用甲醇洗涤三次。最终沉淀物在使用前在室温下真空干燥过夜。

实施例1

CdSe核量子点的合成与纯化。在典型的合成中，硬脂酸镉(0.1mmol)和ODE(4mL)装入25mL三颈烧瓶中。搅拌并通过氩气鼓泡脱气10min后，在氩气保护下将烧瓶中的混合物加热至240℃。剧烈摇动后迅速注入Se悬浮液(1mL)，等待10s后，然后迅速移除加热装置，并通过鼓风机将反应混合物迅速冷却至室温。反应混合物在12000rpm下离心4min，以去除上清液中的ODE和游离脂肪酸。将核量子点和硬脂酸镉的沉淀物与2mL氯仿混合。通过旋涡摇动后，将油胺滴入混合物中，通过溶解硬脂酸镉和量子点获得澄清溶液。为了进一步改善羧酸镉的溶解，向溶液中添加约0.2mL油酸。将溶液在12000rpm下离心4min，以除去任何沉淀中的残余硒粉。向上清液中添加甲醇和丙酮的混合物(体积比为1:5)以沉淀量子点。在12000rpm下离心5min后，收集沉淀并与2mL氯仿和0.3mL油酸混合。重复去除硬脂酸镉的操作(包括添加油胺以获得澄清溶液，添加甲醇和丙酮的混合物以沉淀量子点，离心和倾析以分离量子点，以及将沉淀物溶解在氯仿中)，以去除大量过量的硬脂酸镉。在仅添加约0.2mL油酸(不添加油胺)即可将沉淀物轻易溶解于氯仿中之前，重复去除操作，不添加油胺。最后，当沉淀物可以很容易地溶解在氯仿中而不添加油酸时，完成了量子点的纯化。

CdSe/CdS核壳量子点的合成与纯化。将纯化的CdSe核量子点与4mL的硬脂酸镉和1mL的S-ODE溶液(0.06M)在50mL三颈瓶中混合。搅拌并通过氩气鼓泡脱气10min后，在氩气保护下将烧瓶中的混合物加热至180℃，以进行初始壳层生长。在紫外-可见光谱峰值相对于CdSe核量子点移动约15nm后，为了进一步外延生长CdS壳层，在180℃下添加硬脂酸镉和S-ODE溶液的4:1(体积比)混合物，直到生长至指定的壳层厚度，这通过紫外-可见光谱测量进行监测，紫外可见吸收光谱的吸收峰位从450nm红移到490nm可以停止反应。混合前体溶液的添加速率约为0.7mL/min。在空气中冷却后，将最终反应混合物与等量丙酮混合，并在12000rpm下离心5min。通过倾析分离沉淀物，并使用上述核量子点的类似操作进行纯化。纯化的核壳量子点溶解在2mL ODE中作为储备溶液用于合成CdSe@CdS超晶格纳米片。“@”仅表示区分，在CdSe@CdS中，纳米片存在两种化合物。

CdSe@CdS超晶格纳米片的合成与纯化。将二水合醋酸镉(0.3mmol)、油酸(0.1mmol)和ODE(8mL)装入25mL三颈烧瓶中。搅拌和鼓泡10min后，将烧瓶中的混合物在氩气下加热至235℃。将纯化的核壳量子点储备溶液(1mL，室温下)快速注入烧瓶。在指定时间内，将温度设置为235℃。通过紫外可见光谱和光致发光测量监测反应。为了停止反应，让反应混合物在空气中冷却。当其冷却至约150℃时，将约0.3mL油酸注入烧瓶中，然后将混合物进一步冷却至室温。超晶格纳米片的分离是通过向反应混合物中添加丙酮，尺寸选择性沉淀进行的，离心通常在12000rpm下进行4min。

实施例2

实验步骤方面与实施例1的区别在于：

与实施例1相比，CdSe核量子点的合成中反应时间更短，即剧烈摇动后迅速注入Se悬浮液(1mL)后迅速移除加热装置。

CdSe/CdS核壳量子点的合成中，在180℃下添加实施例1的1.5倍的镉前体溶液和S-ODE溶液的4:1(体积比)混合物后，形成壳层的反应时间更长，紫外可见吸收光谱的吸收峰位从433nm红移到483nm可以停止。

实施例3

实验步骤方面与实施例1的区别在于：CdSe/CdS核壳量子点的合成中有加S。

将纯化的CdSe核量子点与8mL的镉前体溶液和2mL的S-ODE溶液(0.06M)在50mL三颈瓶中混合。搅拌并通过氩气鼓泡脱气10min后，在氩气保护下将烧瓶中的混合物加热至180℃，以进行初始壳层生长。在紫外-可见光谱峰值相对于CdSe核量子点移动约15nm后，反应停止，用冷风枪吹烧瓶快速冷却至室温。在室温引入醋酸镉(0.1mmol),重新用氩气鼓泡脱气10min后加热升温至240℃，用吸收光谱和荧光光谱实时监测反应，反应数分钟(小于20min)后停止，冷却至室温。

对比例

5.5单层的CdS纳米片的制备

Cd(St)₂(0.1356g，0.2mmol)，S-ODE(2.0032g，0.1mmol S)，和6.0g ODE在氩气下鼓泡10min，然后在8min内从室温下加热至190℃，在该温度下恒温8min，得到近似球状的CdS纳米晶，其紫外可见吸收峰位于322nm。冷却至室温后，加入0.1066g Cd(Ac)₂·2H₂O(0.4mmol)，溶液在氩气鼓泡10min后，在15min内从室温升温至250℃，在250℃下保持1min。

上述具体实施例提供了源于胶体半导体纳米晶的超晶格纳米片，其可以在溶液中合成，而不是如现有技术中依靠量子点在衬底上的自组装和融合实现。通过对溶液中外延生长的CdSe/CdS核壳量子点的二维定向附着，数十到数百个CdSe量子点可以外延整合到单晶CdS纳米片中，且实现量子点间的距离可控。超晶格中量子点大小和量子点间距的控制通过以下合成步骤实现。首先，合成具有可控尺寸的闪锌矿CdSe核量子点，其第一激子吸收峰在430～450nm之间。在该尺寸范围内的CdSe量子点可在反应条件下进行形状调整，在相对长时间的加热条件下，能够形成CdSe纳米片(厚度(<001>)方向正好为3层硒单层和4层镉单层)。接着，在纯化的CdSe核量子点外延包覆1～3层CdS壳层，形成CdSe/CdS核壳量子点。CdS的导带(价带)能量高于(低于)CdSe。因此，外延CdS壳层为CdSe量子点提供了所需的激子空间限域，通过壳层生长，电子和空穴波函数显著地离域到CdS壳层中，第一激子吸收峰明显红移到470～490nm即可证明。图2和图3为实施例1的典型CdSe核和CdSe/CdS核壳量子点的光学和结构特性。

以下如无特殊说明，分析均基于实施例1制备得到的超晶格纳米片。

图4示出了从CdSe/CdS核/壳量子点到超晶格纳米片的反应演变过程。图4的高角度环形暗场(HAADF)电镜测量表明，当纯化的核壳量子点在含有醋酸镉(Cd(Ac)₂)和油酸(HOl)的溶液中定向附着时，具有点状的CdSe/CdS核壳量子点(如图3)逐渐消失，并产生具有均匀对比度的大的纳米片。在反应时间>400s后，超过50％的CdSe/CdS核壳量子点转化为纳米片，并且一部分大的纳米晶体可通过核壳量子点的三维附着形成。在早期阶段可以观察到二维定向附着的中间产物(见图4下图)。图5显示了定向附着期间的反应混合物吸收和荧光发射光谱的时间演变。为了进行比较，图5中的所有紫外-可见光谱均采用相同浓度的原始核壳量子点。由图13的虚线可见，与超晶格纳米片的形成一致，对比例的CdS纳米片的两个吸收峰在波长范围410nm和440nm之间出现，并且在吸收光谱中占主导地位。同时如图5的虚线所示，CdSe/CdS核壳量子点的第一激子吸收在吸收峰值上迅速降低，并最终变成弱平肩，伴随着光致发光峰位的轻微红移。光学性质的时间演变与超晶格纳米片的形成一致。此外，在定向附着过程中，不应存在明显的合金化或溶解或成熟，因为在此过程中未观察到光致发光峰位的蓝移。

图6和图7展示了超晶格纳米片的代表性俯视图和原子分辨率HAADF侧视图。俯视图(图6(a))和相关的FFT图案(图8)显示，定向附着形成的纳米片位于原子相干的闪锌矿结构晶格中，且轴为<001>厚度方向。侧视图(图6(b))表明，沿厚度方向(<001>)的晶格填充有6层镉原子单层，晶格的某些部分可能包含7层镉原子单层。图7(a)俯视图中的所有纳米片都具有相同的<100>区域轴，这个特征对具有非常大且平坦的基面和薄厚度的纳米片而言是可以预期的。显然，在超晶格纳米片的俯视图中没有空洞。图7(b)侧视图显示，厚度方向显示大部分纳米片上有6层镉原子，尽管其中一些多了1层镉原子。以油酸镉为唯一配体，两个基面(侧面和顶面)均应以镉原子封端，表明厚度<001>方向由6单层Cd和5单层Se/S交替填充。使用电子能量损失谱测量Cd、S和Se的元素分布，Cd和S均匀分布，Se在纳米片中稍微聚集(图9)。使用能量色散光谱仪测量融合纳米片的整体元素组成(摩尔比例结果见表1)。

表1

	Se(％)	S(％)	Cd(％)
				核	44.4	/	55.6
核壳量子点	11.1	35.0	53.9
				超晶格纳米片	8.0	38.4	53.6

横向尺寸(含1.5单层CdS壳层，CdSe核为1.8nm，图3)、纳米片的厚度(图6(b))和Se/S比(核、核壳量子点和超晶格，表1)与二维超晶格结构一致。根据上述数据的平均值，理论上分析超晶格纳米片的结构为：每个CdSe量子点的横向尺寸约为1.8nm，沿厚度方向有3个Se单层，通过约3单层CdS晶格与相邻量子点外延连接，并在两个基面上各覆盖约1个CdS单层(图10)。对于典型尺寸的超晶格(横向尺寸约为20nm)，一个超晶格纳米片的外延层中含有约55个CdSe量子点。

由于原始核壳纳米晶(图3)和三维融合纳米晶(即上述三维定向附着的副产物的大尺寸点状纳米晶体)在尺寸和形状上均与超晶格不同，因此胶体CdSe@CdS超晶格纳米片可以很容易地从反应溶液中和其他小部分分离开来。纯化后的CdSe@CdS超晶格纳米片的Z对比度图像(图11的插图)显示，超晶格纳米片厚度均匀，横向尺寸分布广泛(10～50nm)。图11中的X射线衍射测量表明，纯化的二维超晶格具有类似于5.5单层CdS纳米片的衍射图案(沿着<001>厚度方向正好有6个Cd单层和5个S单层)。图11中，因为CdSe@CdS超晶格纳米片中约有20％的阴离子为Se，与对比例的5.5单层CdS纳米片相比，超晶格纳米片的整个衍射图案向低角度方向移动。由于闪锌矿结构的纳米片具有有限的厚度和原子级平坦的基面，其衍射模式与标准衍射模式显著不同，该特定厚度的最显著特征是图11中圆圈中的两个意外的峰。纳米片在具有平整表面的同时，厚度方向只有少数几层原子，有别于体相面心立方的晶胞，更适合当成四方晶胞来看。

图12(a)比较了原始CdSe/CdS核壳量子点和纯化的二维CdSe@CdS超晶格纳米片(测试溶液中镉原子浓度相同)的紫外-可见吸收光谱。核壳量子点的吸收光谱主要由第一激子吸收峰控制，类似于典型的CdSe/CdS核壳量子点，而二维CdSe@CdS超晶格纳米片的吸收光谱发生了巨大的变化。超晶格纳米片在约435nm和410nm处出现两个强烈且尖锐的吸收峰，这与对比例的CdS纳米片的吸收峰几乎相同(参见图13)。在形成超晶格纳米片时，第一个激子吸收峰将其吸光度降低90％。原始核壳量子点和超晶格纳米片之间的这些巨大差异是由两个独立的因素造成的。首先，具有薄厚度和大横向尺寸的CdS纳米片的单位消光系数应比CdS壳(或球状CdS量子点)的单位消光系数大得多。其次，整个超晶格纳米片中所有CdSe量子点之间的带边电子和空穴波函数都会耦合，由于电子波函数的有效质量较小，因此电子波函数应该更加离域。广泛但不均匀的离域带边电子和空穴波函数应该导致带边激子的振荡强度大大降低，这与II型CdTe/CdSe核壳量子点中的空间间接跃迁有些类似。

在没有表面优化的情况下，二维CdSe@CdS超晶格有很高的光致发光量子产率(约50％)。图12(b)显示，与原始CdSe/CdS核壳量子点相比，二维CdSe@CdS超晶格纳米片的光致发光光谱略微红移，但峰值宽度在峰值的高能侧减小约30％。对于二维CdSe/CdS超晶格纳米片，单个纳米晶的光致发光光谱与集合体光谱几乎相同(图14)，表明溶液中二维超晶格纳米片没有不均匀展宽。这一结论通过三个波长的光致发光激发测量得到进一步证实，三个波长即光致发光峰(记作peak)、光致发光峰两侧加一半峰值的峰位处(记作peak+λ1/2和peak-λ1/2))。图15(a)中的光致发光激发光谱随着发射波长的变化而显著移动，并且每个光谱都比图12(a)中相应的吸收光谱窄得多，从而揭示了原始CdSe/CdS核壳量子点的集合体光致发光和吸收的不均匀展宽。相反，图15(b)中的三个光致发光激发光谱和图12(a)中相应的吸收光谱在光谱轮廓上几乎相同，因此排除了集合体光致发光和吸收光谱存在不均匀展宽，即基本每个纳米片内都实现了量子点之间的耦合。

虽然这有点令人惊讶，但通过形成超晶格来消除不均匀展宽是可以预料的。在纳米片中，数十到数百个CdSe量子点通过量子耦合形成统一的离域电子和空穴微带，不包括量子点之间带边激子能级的变化。纳米片中带边微带的一定带宽应导致有限的光致发光峰宽度，这是由于带边激子在微带中的热分布所致。原则上，二维CdSe@CdS超晶格纳米片的整体和单个纳米晶体光致发光的峰值宽度(约105meV)(图12(b)和补充图14)可被视为微带带宽的粗略测量，其比具有类似发射峰的单个CdSe/CdS核壳量子点的峰值宽度(约70meV)宽约50％。

在一定厚度下，二维CdSe@CdS超晶格纳米片的发射峰位可以通过应用不同尺寸的CdSe核量子点和/或不同厚度的CdS壳来调节，图16示出了实施例2的光谱图。初步结果进一步显示，在固定的CdSe核尺寸下，二维CdSe@CdS超晶格内的量子点间距离可以通过在定向附着步骤中滴加S前驱体来调节，参见实施例3，这不会改变二维CdSe@CdS超晶格纳米片的厚度但改变了量子点之间的耦合，从图17和图18可以看出，超晶格纳米片中CdSe量子点之间的平均距离将增大。

溶液法制备的超晶格纳米片是一种新型的量子材料。在三维空间方向都受到量子限域的半导体纳米晶(又称量子点)可视为“人造原子”，两个(或几个)“人造原子”——特别是胶体核/壳半导体纳米晶体——外延融合在一起形成“人工分子”。由多个胶体核壳量子点外延融合而成的胶体超晶格可以被视为“人工聚合物”，类似于半导体聚合物。但与“人造原子”和“人造分子”不同，二维超晶格纳米片可以排除不均匀吸收和光致发光展宽。具有独特电子结构的胶体二维超晶格将为基于胶体半导体纳米晶体的高性能光电器件提供新的选择，如高亮度发光二极管、太阳能电池和激光器。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种纳米片，其特征在于，纳米片包括多颗间隔分布的半导体纳米晶和分散所述多颗半导体纳米晶的基质，所述半导体纳米晶的材料为第一半导体化合物，所述基质的材料为第二半导体化合物，所述基质为连续的单晶材料。

2.根据权利要求1所述的纳米片，其特征在于，所述第二半导体化合物的与所述第一半导体化合物的禁带宽度不同。

3.根据权利要求1所述的纳米片，其特征在于，所述第一半导体化合物与所述第二半导体化合物的晶格结构相同，且晶格常数的差异小于10％。

4.根据权利要求1所述的纳米片，其特征在于，所述第一半导体化合物为II-VI族化合物，所述第二半导体化合物为II-VI族化合物。

5.根据权利要求4所述的纳米片，其特征在于，所述第一半导体化合物为CdSe，所述第二半导体化合物为CdS，其中纳米片中的镉的摩尔含量为51～55％，S的摩尔含量为35～40％，Se的摩尔含量为6～9％。

6.根据权利要求4所述的纳米片，其特征在于，各相邻所述半导体纳米晶之间的间距为1.2～3nm。

7.根据权利要求4所述的纳米片，其特征在于，所述纳米片的厚度范围为1.5～2.5nm，纳米片的横向尺寸范围为10～50nm。

8.根据权利要求4所述的纳米片，其特征在于，所述纳米片的厚度<001>方向包括6～7单层Cd，5单层Se/S。

9.根据权利要求4所述的纳米片，其特征在于，所述纳米片的荧光发射峰位在500～520nm之间。

10.根据权利要求4所述的纳米片，其特征在于，纳米片的紫外可见吸收光谱包括所述第二半导体化合物的二维形貌吸收峰和所述第一半导体化合物的零维形貌吸收峰。

11.根据权利要求1所述的纳米片，其特征在于，所述纳米片中的所述半导体纳米晶的颗粒数为10～1000。

12.根据权利要求1至11任一项所述的纳米片，其特征在于，所述纳米片的荧光效率大于等于50％、半峰宽小于等于105meV。

13.一种光电器件，其特征在于，包括权利要求1-12任一项所述的纳米片。

14.一种纳米片分散液，其特征在于，包括多个权利要求1-12任一项所述的纳米片和分散介质。

15.根据权利要求14所述的纳米片分散液，其特征在于，各个所述纳米片之间的厚度偏差在10％以内。

16.一种纳米片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：制备含多颗第一半导体化合物的半导体纳米晶核的原液；将所述半导体纳米晶核的原液和第二半导体化合物壳层的原料混合并加热反应，从而在各颗所述半导体纳米晶核表面外延生长所述第二半导体化合物壳层得到核壳半导体纳米晶；利用所述第二半导体化合物壳层的原料使得各所述核壳半导体纳米晶实现定向二维连接，得到所述纳米片。

17.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

S1，将核的阳离子前体、核的阴离子前体、可选的第一配体和第一有机反应介质混合，并在第一温度下反应一定时间，得到含半导体纳米晶核的第一分散液；从所述第一分散液分离纯化得到所述半导体纳米晶核，将所述半导体纳米晶核分散于液体中得到所述半导体纳米晶核的原液，所述半导体纳米晶核的材料为第一半导体化合物；

S2，将所述半导体纳米晶核的原液、壳层阳离子前体、壳层阴离子前体、可选的第二配体和第二有机反应介质混合，并在第二温度下反应一定时间，得到含核壳半导体纳米晶的第二分散液；从所述第二分散液中分离纯化得到所述核壳半导体纳米晶，将所述核壳半导体纳米晶分散于液体中得到核壳半导体纳米晶的原液，所述壳层的材料为第二半导体化合物；

S3，将所述核壳半导体纳米晶的原液、二维连接用阳离子前体和可选的第三配体混合，在第三温度下反应一定时间，使得各所述核壳半导体纳米晶通过所述第二半导体化合物进行二维连接，得到含所述纳米片的第三分散液；其中所述二维连接用阳离子前体中的阳离子为所述第二半导体化合物中的阳离子。

18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括S4：对所述第三分散液进行分离纯化，得到纳米片。

19.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述阳离子前体和所述可选的第三配体加热至第三温度，注入所述核壳半导体纳米晶的原液进行混合并反应。

20.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，反应过程中的产物的光致发光峰位未发生蓝移。

21.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度的范围为210～260℃，所述第二温度的范围为170～190℃，所述第三温度的范围为215～250℃。

22.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，S2中的所述壳层阳离子前体与所述壳层阴离子前体的摩尔比值为5：4～5：1。

23.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，S2中的各个原料的摩尔比例范围如下：所述含半导体纳米晶核的原液中的半导体纳米晶与所述壳层阳离子前体的摩尔比为1:50～1:200。

24.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，将所述核壳半导体纳米晶的原液、阴离子前体、所述阳离子前体和脂肪酸混合，在第三温度下反应，得到含纳米片的第三分散液，其中所述阴离子前体中的阴离子为第二半导体化合物中的阴离子。

25.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括对所述纳米片进行表面优化，从而减少所述纳米片的表面缺陷。

26.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述半导体纳米晶核的第一激子吸收峰位于430～450nm之间，所述核壳半导体纳米晶的第一激子吸收峰位于470～490nm之间。

27.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述半导体纳米晶核的尺寸小于等于2.5nm，所述核壳半导体纳米晶的尺寸小于等于3.5nm。

28.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述核壳半导体纳米晶具有1～3单层的壳。

29.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述壳层的导带高于所述半导体纳米晶核的导带能量，所述半导体纳米晶核为闪锌矿结构。

30.根据权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述纳米片的荧光发射峰位可以通过调节所述半导体纳米晶核的尺寸、所述核壳半导体纳米晶的壳厚中的一种或两种来调节。

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