CN112420936A - 纳米材料及其制备方法、应用和量子点发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明属于显示技术领域,具体涉及一种纳米材料及其制备方法、应用和量子点发光二极管。本发明提供的纳米材料的制备方法包括:将镓前驱体、钛前驱体和碳酸氢盐分散在反应溶剂中,进行反应,获得第一产物;将第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。通过采用钛作为掺杂元素对氧化镓进行掺杂改性,使得钛原子取代部分镓原子进入氧化镓的晶格形成n型掺杂,有效提升了氧化镓纳米材料的电子传输性能,方法简单,操作简便,易于控制,安全稳定。

Description

纳米材料及其制备方法、应用和量子点发光二极管
技术领域
本发明属于显示技术领域,具体涉及纳米材料及其制备方法、应用和量子点发光二极管。
背景技术
量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes,QLED)是一种电致发光器件,由于其拥有高发光效率、高色纯度、窄发光光谱、发射波长可调等优点而成为新一代优秀显示技术,其技术水平也在不断提升。其中,优化器件结构是提升QLED性能的一个大方向,如何通过优化电荷传输层来提高发光层的发光效率是最为重要的一个环节。
ZnO、TiO2等金属氧化物半导体材料常被用于制备QLED电子传输层,然而,虽然这些材料具有电子传输效率高、稳定性好的优点,但是在实现本发明过程中,发明人发现由于电子传输密度高,其与量子点发光层之间的能级匹配度较低,容易造成电子在电子传输层囤积,导致部分电子和空穴在传输层进行复合,进而降低QLED的发光效率。因而,致力于研发一种具有良好电子传输性能的金属氧化物半导体材料作为电子传输层材料,以提高QLED的发光效率,仍然是本领域技术人员的工作重点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种纳米材料的制备方法及由此制得的纳米材料,旨在提供一种具有良好电子传输性能的氧化镓纳米材料。
本发明的另一发明目的在于提供一种纳米材料作为电子传输材料的应用和一种量子点发光二极管。
为了实现上述发明目的,本发明提供了下述技术方案:
一种纳米材料的制备方法,包括以下步骤:
提供镓前驱体、钛前驱体、碳酸氢盐和反应溶剂,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中,进行反应,获得第一产物;
将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。
本发明提供的上述纳米材料的制备方法,先将所述镓前驱体和所述钛前驱体与所述碳酸氢盐进行反应制备第一产物,然后再对第一产物进行煅烧处理,实现对氧化镓纳米材料进行钛掺杂改性,大大提升了氧化镓纳米材料的电子传输效率,方法简单,操作简便,易于控制,安全稳定。
相应的,一种由上述制备方法制得的纳米材料,所述纳米材料包括:钛掺杂的氧化镓纳米材料。
本发明提供的纳米材料,为钛掺杂的氧化镓纳米材料,采用钛作为掺杂元素对氧化镓进行掺杂改性,钛原子取代部分镓原子进入氧化镓的晶格形成n型掺杂,而且,钛原子的最外层电子有4个,富余的外层电子进入氧化镓的电子轨道形成截流子,进一步提升了氧化镓纳米材料的电子传输性能。
相应的,一种纳米材料作为电子传输材料的应用,所述纳米材料包括:由前述制备方法制得的纳米材料或上述纳米材料。
本发明提供的纳米材料作为电子传输材料的应用,所述纳米材料包括由上述制备方法制得的纳米材料,具有良好的电子传输性能,电子传输效率高,可作为一种良好的电子传输材料应用于制备量子点发光二极管、有机发光二极管。
相应的,一种量子点发光二极管,包括相对设置的阴极和阳极,设置在所述阴极和所述阳极之间的量子点发光层,以及设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层,所述电子传输层的材料包括:由前述制备方法制得的纳米材料或上述纳米材料。
本发明提供的量子点发光二极管,其电子传输层的材料包括由上述制备方法制得的纳米材料,其具有良好的电子传输性能,且与量子点发光层之间具有较高的能级匹配度,可有效促进电子和空穴在量子点发光层进行复合,提高QLED的发光效率。
附图说明
图1为本发明优选实施例提供的纳米材料的制备方法流程图;
图2为由本发明实施例的制备方法制得的纳米材料的结构简图;
图3为本发明实施例提供的一种量子点发光二极管的结构示意图。
附图标记:衬底1,阳极2,空穴传输层3,量子点发光层4,电子传输层5,阴极6。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
一种纳米材料的制备方法,请参阅图1,包括以下步骤:
S01、提供镓前驱体、钛前驱体、碳酸氢盐和反应溶剂,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中,进行反应,获得第一产物;
S02、将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。
本发明实施例提供的上述纳米材料的制备方法,先将所述镓前驱体和所述钛前驱体与所述碳酸氢盐进行反应制备第一产物,然后再对第一产物进行煅烧处理,实现对氧化镓纳米材料进行钛掺杂改性,大大提升了氧化镓纳米材料的电子传输效率,方法简单,操作简便,易于控制,安全稳定。
具体的,在步骤S01中,所述镓前驱体指的是通过反应可提供镓原子的前体物质,在一些实施例中,所述镓前驱体选为镓的无机盐,包括但不限于硫酸镓、硝酸镓、氯化镓等。这类镓前驱体在极性反应溶剂或中性反应溶剂中具有良好的溶解性,且不易发生水解、不与极性溶剂反应。所述钛前驱体指的是通过反应可提供钛原子的前体物质,在一些实施例中,所述钛前驱体选为钛的无机盐,包括但不限于硫酸钛、硝酸钛等,这类钛前驱体在极性反应溶剂或中性反应溶剂中具有良好的溶解性,不发生水解、不与极性溶剂反应,且不引入可能影响传输性能的如氯、溴、碘、硫、磷等杂质。所述碳酸氢盐指的是包含碳酸氢根的无机盐,为后续反应提供碳酸氢根离子,在一些实施例中,所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢锂中的至少一种,碳酸氢盐作为沉淀剂,可以提供比碳酸盐更适宜的pH值,使得沉淀反应较为缓慢,更容易控制晶体生长的速率、尺寸和形貌。所述反应溶剂作为后续反应的溶剂体系,优选为能够有效溶解上述镓前驱体、钛前驱体和碳酸氢盐的有机溶剂,可为极性溶剂,例如乙醇、丙醇、水、甲醇、乙腈等;也可以选为中性溶剂,例如乙酸乙酯、乙醚、四氢呋喃、丙酮等。在一些实施例中,所述反应溶剂为乙醇、丙醇、水、甲醇、乙腈、乙酸乙酯、乙醚、四氢呋喃和丙酮中的至少一种。
将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中,通过化学反应制备获得第一产物。第一产物主要包含镓和钛的碳酸盐,其以具有微米级别的沉淀颗粒形式存在,粒径分布集中,形貌均一性高。待反应完毕后,通过过滤的方法进行收集。
将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂的步骤,可参考本领域的常规操作,能够将镓前驱体、钛前驱体和碳酸氢盐在反应溶剂中均匀混合即可,本发明实施例不作特殊限定。
在一些实施方式中,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中的步骤,具体包括:
S011、将所述镓前驱体溶解在所述反应溶剂中,制备镓前驱体溶液;
S012、将所述钛前驱体溶解在所述反应溶剂中,制备钛前驱体溶液;
S013、将所述镓前驱体溶液与所述钛前驱体溶液进行混合,再加入碳酸氢盐,混匀。
可以理解,为了加速镓前驱体、钛前驱体和碳酸氢盐在反应溶剂中分散溶解,可采用搅拌或适当升温加热的方法。
在一些实施方式中,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂的步骤中,按照钛原子与镓原子的摩尔比为(0.01-0.2):(0.8-0.99)的比例,将所述镓前驱体和所述钛前驱体分散在所述反应溶剂中。在此范围内,钛原子的掺杂的引入可以通过提高电子传输效率改善电荷传输性能;若钛原子摩尔比例过低,则无法引起明显改善;若钛原子摩尔比例过高,容易影响氧化镓固有的深能级和较宽的禁带宽度,使其能级向氧化钛靠拢而导致禁带宽度下降,影响材料与量子点发光层的能级匹配度。进一步的,将所述镓前驱体和所述钛前驱体分散在所述反应溶剂形成的混合溶液中,所述镓前驱体的浓度优选为0.2-0.5mol/L,所述钛前驱体的浓度优选为0.01-0.02mol/L。该浓度范围下,与碳酸氢盐反应的速率比较适宜,在反应温度下可以形成形貌可控、颗粒尺寸可控的纳米颗粒;若浓度过高,容易形成块状沉淀或者造成颗粒尺寸过大;若浓度过低,可能导致无法引起复分解反应,或者导致碳酸氢镓难以沉淀或者颗粒过小导致无法固液分离。
在一些实施方式中,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂的步骤中,按照碳酸氢根离子与钛原子和镓原子的总和的摩尔比为(6-8):1的比例,将所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中,使得所述镓前驱体和所述钛前驱体能够被充分反应生成镓和钛的碳酸盐。在一些优选实施例中,碳酸氢根离子与钛原子和镓原子的总和的摩尔比为6:1、7:1、8:1。
在一些实施方式中,进行反应的步骤中,反应温度为5-40℃。在该反应温度范围下,有利于通过控制颗粒的生长速度来控制其尺寸和形貌,使其生长成粒径控制在5-10nm内的纳米球,以进一步促进所述镓前驱体和所述钛前驱体被充分反应生成镓和钛的碳酸盐。进一步的,反应的时间在15-30分钟。
在步骤S02中,将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,一方面,使得第一产物在煅烧处理过程发生氧化反应,例如镓和钛的碳酸盐被氧化生成氧化物,另一方面,使得钛原子进入到氧化镓的晶格中形成n型掺杂。其中,所述氧化气氛用于提供氧原子,指的是一类含有氧原子的气体气氛,包括但不限于空气气氛和氧气气氛等。
在一些实施方式中,将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,所述煅烧处理的温度为200-300℃,使得第一产物中镓和钛的碳酸盐能够被充分转化为氧化物,并有效控制氧化镓纳米材料的掺杂改性程度,及其粒径大小,以便后续膜层制备。当所述煅烧处理的温度小于200℃时,无法将第一产物中的碳酸镓和碳酸钛完全转化为氧化物;当所述煅烧处理的温度大于300℃时,容易导致掺杂效率下降,并生成粒径过大的烧结产物。进一步的,所述煅烧处理的时间在1小时以上。在一些实施例中,将所述第一产物在氧化气氛下200-300℃煅烧处理1-2小时。
在一些实施方式中,将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理的步骤之后,将煅烧处理的产物冷却至室温,然后进行研磨。通过对煅烧处理的产物进行研磨,一方面,可进一步促进钛原子进入氧化镓的晶格中;另一方面,使得制备得到的所述钛掺杂的氧化镓纳米材料的粒径适中,例如为5-10nm,使其易于成膜制备QLED。
在本发明实施例提供的上述优化的各原料的摩尔比例、浓度、温度、时间等条件参数的综合作用下,可使得通过本发明实施例提供的制备方法得到的纳米材料的综合性能最优。
相应的,一种由上述制备方法制得的纳米材料,所述纳米材料包括:钛掺杂的氧化镓纳米材料。
本发明实施例提供的纳米材料,为钛掺杂的氧化镓纳米材料,采用钛作为掺杂元素对氧化镓进行掺杂改性,钛原子取代部分镓原子进入氧化镓的晶格形成n型掺杂,而且,钛原子的最外层电子有4个,富余的外层电子进入氧化镓的电子轨道形成截流子,进一步提升了氧化镓纳米材料的电子传输性能。
具体的,在一些实施方式中,请参阅图2,由上述制备方法制得的纳米材料为钛掺杂的氧化镓纳米材料。氧化镓纳米材料是一种宽禁带半导体,Eg=4.5-4.9eV,禁带宽度比ZnO等常用电子传输层材料更大,与量子点发光层之间具有较高的能级匹配度,将该氧化镓纳米材料应用于制备QLED的电子传输层,可有效促进电子和空穴在量子点发光层进行复合,提高QLED的发光效率。在一些实施方式中,采用钛作为掺杂元素对氧化镓纳米材料进行掺杂改性,钛原子和镓原子的半径接近,通过利用钛对氧化镓进行掺杂改性,使得钛原子进入氧化镓晶格中形成n型掺杂,从而提高氧化镓纳米材料的电子传输效率,进而提高QLED的发光性能。在一些测试例中,与掺杂改性之前的氧化镓纳米材料进行对比,钛掺杂的氧化镓纳米材料具有良好的电子传输性能,其电子传输效率得到有效提升。
在一些实施方式中,所述钛掺杂的氧化镓纳米材料中,钛原子与镓原子的摩尔比优选为(0.01-0.2):(0.8-0.99),例如0.01:0.99、0.05:0.95、0.07:0.93、0.1:0.9、0.11:0.89、0.13:0.87、0.15:0.85、0.17:0.83、0.19:0.81和0.2:0.8,在该摩尔比例范围下的纳米材料具有较优的电子传输性能。作为一种优选的实施方式,所述钛掺杂的氧化镓纳米材料中,钛原子与镓原子的摩尔比为0.1:0.9,经测试,具有该摩尔比的纳米材料的电阻率下降到0.20Ω/cm2,迁移率可以提高到10cm2/Vs,载流子浓度比体材料提高20%,相对于掺杂改性之前的纯Ga2O3材料,其电子传输效率提升幅度高达15%。
在一些实施方式中,所述钛掺杂的氧化镓纳米材料的粒径为5-10nm。在该粒径范围内的氧化镓纳米材料,可以更好地分散在溶剂中从而提高其溶液操作性,同时在成膜后可以提高其膜层均匀性。
相应的,一种纳米材料作为电子传输材料的应用,所述纳米材料为由前述制备方法制得的纳米材料或上述纳米材料。
本发明实施例提供的电子传输材料,包括上述钛掺杂的氧化镓纳米材料,具有良好的电子传输性能,电子传输效率高,可作为一种良好的电子传输材料应用于制备量子点发光二极管、有机发光二极管。
一种量子点发光二极管,包括相对设置的阴极和阳极,设置在所述阴极和所述阳极之间的量子点发光层,以及设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层,所述电子传输层的材料包括:上述制备方法制得的纳米材料或上述纳米材料。
本发明实施例提供的量子点发光二极管,其电子传输层的材料包括上述纳米材料,其具有良好的电子传输性能,且与量子点发光层之间具有较高的能级匹配度,可有效促进电子和空穴在量子点发光层进行复合,提高QLED的发光效率。
在一些实施方式中,所述电子传输层的厚度为10-100nm,优选为30nm。
在一些实施方式中,所述量子点发光二极管均包括依次层叠设置的阳极、量子点发光层、电子传输层和阴极,可以理解,除了上述量子点发光层和电子传输层,所述量子点发光二极管还可以包括其他膜层结构,例如:衬底、空穴注入层、空穴传输层、电子注入层等。所述量子点发光二极管可为正型结构,也可为反型结构,其中,正型结构和反型结构的区别主要在于:正型结构的阳极连接衬底,并以该阳极作为底电极层叠设置在衬底的表面;反型结构的阴极连接衬底,并以该阴极作为底电极层叠设置在衬底的表面。
在一些实施方式中,如图3所示,所述量子点发光二极管为正型结构,包括依次层叠设置的衬底1、阳极2、空穴传输层3、量子点发光层4、电子传输层5和阴极6。其中,所述衬底1为玻璃片;所述阳极2为ITO基板;所述空穴传输层3的材料为金属氧化物;所述电子传输层5的材料为钛掺杂的氧化镓纳米材料;所述阴极6的材料为金属铝;所述量子点发光层4的量子点材料为红、绿、蓝量子点材料中的一种,具有激发光谱宽并且连续分布,发射光谱稳定性高等特点。可以为CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、GaAs、GaP、GaSb、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、CuInS、CuInSe,以及各种核壳结构量子点或合金结构量子点中的至少一种。
相应的,本发明实施例还提供了上述量子点发光二极管的制备方法,包括以下步骤:
1)在衬底上依次沉积阳极、空穴传输层和量子点发光层;
2)采用上述钛掺杂的氧化镓纳米材料作为电子传输层的材料,在步骤1)的量子点发光层上沉积电子传输层;
3)在电子传输层上蒸镀阴极,得到量子点发光二极管。
在一些实施方式中,所述沉积指的是可以形成材料膜层的方法,包括但不限于旋涂法、刮涂法、印刷法、喷涂法、滚涂法、电沉积法等。
在一些实施方式中,在步骤3)之后还包括:将得到的QLED进行封装处理,所述封装处理可采用常用的机器封装,也可以采用手动封装。在一些实施例中,所述封装处理的环境中,氧含量和水含量均低于0.1ppm,以保证器件的稳定性。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解,以及本发明实施例纳米材料及其制备方法、电子传输材料和量子点发光二极管的进步性能显著地体现,以下通过实施例对本发明的实施进行举例说明。
实施例1
本实施例制备了一种电子传输材料,具体工艺流程如下:
S11、按照镓原子和钛原子的摩尔比为0.9:0.1的比例称取氯化镓和硫酸钛,将氯化镓和硫酸钛溶解在乙醇中,形成金属盐总浓度为0.5mol/L的前驱体溶液;然后,按照碳酸氢根离子与镓原子和钛原子的总和的摩尔比为6:1的比例称取碳酸氢钠,将碳酸氢钠加入前驱体溶液中混合均匀,在25℃下进行反应0.5小时,过滤,收集沉淀颗粒,获得含有镓和钛的碳酸盐的第一产物;
S12、将所述第一产物在空气气氛下,在220℃下进行煅烧处理,待冷却至室温后进行研磨,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。
将上述制备得到的钛掺杂的氧化镓纳米材料作为电子传输层材料,制备获得QLED发光器件A。QLED发光器件A为正置型结构,包括阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极,所述阳极为ITO基板,空穴传输层的材料为PEDOT:PSS,阴极材料为金属铝,量子点发光层材料为绿色CdSe@ZnS量子点核壳结构量子点。
实施例2
本实施例制备了一种电子传输材料,具体工艺流程如下:
S21、按照镓原子和钛原子的摩尔比为0.95:0.05的比例称取氯化镓和硝酸钛,将氯化镓和硫酸钛溶解在乙醇中,形成金属盐总浓度为0.5mol/L的前驱体溶液;然后,按照碳酸氢根离子与镓原子和钛原子的总和的摩尔比为8:1的比例称取碳酸氢钠,将碳酸氢钠加入前驱体溶液中混合均匀,在30℃下进行反应20min,过滤,收集沉淀颗粒,获得含有镓和钛的碳酸盐的第一产物;
S22、将所述第一产物在氧气气氛下,在250℃下进行煅烧处理,待冷却至室温后进行研磨,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。
将上述制备得到的钛掺杂的氧化镓纳米材料作为电子传输层材料,制备获得QLED发光器件B。QLED发光器件B为正置型结构,包括阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极,所述阳极为ITO基板,空穴传输层的材料为PEDOT:PSS,阴极材料为金属铝,量子点发光层材料为绿色CdSe@ZnS量子点核壳结构量子点。
实施例3
本实施例制备了一种电子传输材料,具体工艺流程如下:
S31、按照镓原子和钛原子的摩尔比为0.9:0.1的比例称取硫酸镓和硫酸钛,将氯化镓和硫酸钛溶解在乙醇中,形成金属盐总浓度为0.5mol/L的前驱体溶液;然后,按照碳酸氢根离子与镓原子和钛原子的总和的摩尔比为8:1的比例称取碳酸氢钠,将碳酸氢钠加入前驱体溶液中混合均匀,在40℃下进行反应15min,过滤,收集沉淀颗粒,获得含有镓和钛的碳酸盐的第一产物;
S32、将所述第一产物在氧气气氛下,在280℃下进行煅烧处理,待冷却至室温后进行研磨,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。
将上述制备得到的钛掺杂的氧化镓纳米材料作为电子传输层材料,制备获得QLED发光器件C。QLED发光器件C为正置型结构,包括阳极、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极,所述阳极为ITO基板,空穴传输层的材料为PEDOT:PSS,阴极材料为金属铝,量子点发光层材料为绿色CdSe@ZnS量子点核壳结构量子点。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于:采用未经掺杂改性的氧化镓纳米材料(Sigma),作为电子传输材料,制备QLED发光器件D。
对实施例1-3中制备得到的电子传输薄膜、对比例1中的电子传输薄膜和对应的QLED发光器件A、B、C、D进行性能测试,测试指标和测试方法如下:
(1)电子迁移率:测试量子点发光二极管的电流密度(J)-电压(V),绘制曲线关系图,对关系图中空间电荷限制电流(SCLC)区的进行拟合,然后根据著名的Child’s law公式计算电子迁移率:
J=(9/8)εrε0μeV2/d3
其中,J表示电流密度,单位mAcm-2;εr表示相对介电常数,ε0表示真空介电常数;μe表示电子迁移率,单位cm2V-1s-1;V表示驱动电压,单位V;d表示膜厚度,单位m。
(2)电阻率:采用同一电阻率测试仪器测定电子传输薄膜电阻率。
(3)外量子效率(EQE):采用EQE光学测试仪器测定。
(4)最大亮度:采用流明计读取,指器件在不断增加的电压下可以达到的最大亮度,此时器件的驱动电压为最大电压值。
(5)最大亮度电压:指最大亮度下QLED器件的驱动电压,测试方法与最大亮度一致。
注:电子迁移率和电阻率测试为单层薄膜结构器件,即:阴极/电子传输薄膜/阳极。外量子效率、最大亮度、最大亮度电压测试为所述的QLED器件,即:阳极/空穴传输薄膜/量子点/电子传输薄膜/阴极,或者阴极/电子传输薄膜/量子点/空穴传输薄膜/阳极。
测试结果如下表1所示,如结果所示,本发明实施例1-3提供的材料电阻率明显低于对比例1中的电子传输薄膜的电阻率,而电子迁移率明显高于对比例1中的电子传输层材料。同时,本发明实施例1-3提供的量子点发光二极管的EQE明显高于对比例1,且本发明实施例中亮度更大。
表1
Figure BDA0002173983090000121
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种纳米材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供镓前驱体、钛前驱体、碳酸氢盐和反应溶剂,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中,进行反应,获得第一产物;
将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,获得钛掺杂的氧化镓纳米材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理的步骤之后,将煅烧处理的产物冷却至室温,然后进行研磨。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂的步骤中,按照钛原子与镓原子的摩尔比为(0.01-0.2):(0.8-0.99)的比例,将所述镓前驱体和所述钛前驱体分散在所述反应溶剂中。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,将所述镓前驱体、所述钛前驱体和所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂的步骤中,按照碳酸氢根离子与钛原子和镓原子的总和的摩尔比为(6-8):1的比例,将所述碳酸氢盐分散在所述反应溶剂中。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,将所述第一产物在氧化气氛下进行煅烧处理,所述煅烧处理的温度为200-300℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,进行反应的步骤中,反应温度为5-40℃。
7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法,其特征在于,所述镓前驱体选为镓的无机盐;和/或
所述钛前驱体选为钛的无机盐;和/或
所述碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾和碳酸氢锂中的至少一种;和/或
所述反应溶剂为乙醇、丙醇、水、甲醇、乙腈、乙酸乙酯、乙醚、四氢呋喃和丙酮中的至少一种。
8.一种纳米材料,其特征在于,包括:钛掺杂的氧化镓纳米材料。
9.根据权利要求8所述的纳米材料,其特征在于,所述钛掺杂的氧化镓纳米材料中,钛原子与镓原子的摩尔比为(0.01-0.2):(0.8-0.99)。
10.根据权利要求8所述的纳米材料,其特征在于,所述钛掺杂的氧化镓纳米材料的粒径为5-10nm。
11.一种纳米材料作为电子传输材料的应用,其特征在于,所述纳米材料包括:由权利要求1至7任一项所述的制备方法制得的纳米材料或权利要求8至10任一项所述的纳米材料。
12.一种量子点发光二极管,包括相对设置的阴极和阳极,设置在所述阴极和所述阳极之间的量子点发光层,以及设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层,其特征在于,所述电子传输层的材料包括:由权利要求1至7任一项所述的制备方法制得的纳米材料或权利要求8至10任一项所述的纳米材料。
13.根据权利要求12所述的量子点发光二极管,其特征在于,所述电子传输层的厚度为10-100nm。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102616748A (zh) * 2012-04-11 2012-08-01 吉林大学 用块体金属氧化物制备纳米金属氧化物的方法
CN105322154A (zh) * 2015-09-25 2016-02-10 湖北工程学院 一种特殊形貌的电极活性物质前驱体镍锰氧化物
CN106868593A (zh) * 2017-01-06 2017-06-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 高电导率的共掺杂氧化镓晶体及其制备方法
CN107201543A (zh) * 2017-06-13 2017-09-26 山东大学 掺钛氧化镓晶体及其制备方法与应用
CN108321380A (zh) * 2018-03-19 2018-07-24 成都新柯力化工科技有限公司 一种氧化镓包覆的高镍三元锂电池正极材料及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102616748A (zh) * 2012-04-11 2012-08-01 吉林大学 用块体金属氧化物制备纳米金属氧化物的方法
CN105322154A (zh) * 2015-09-25 2016-02-10 湖北工程学院 一种特殊形貌的电极活性物质前驱体镍锰氧化物
CN106868593A (zh) * 2017-01-06 2017-06-20 中国科学院上海光学精密机械研究所 高电导率的共掺杂氧化镓晶体及其制备方法
CN107201543A (zh) * 2017-06-13 2017-09-26 山东大学 掺钛氧化镓晶体及其制备方法与应用
CN108321380A (zh) * 2018-03-19 2018-07-24 成都新柯力化工科技有限公司 一种氧化镓包覆的高镍三元锂电池正极材料及制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
单静静: ""氧化镓粉体及其高致密靶材的制备研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
郭艳蕊 等: ""Ti掺杂β-Ga2O3电子结构和光学性质的第一性原理计算"", 《材料导报B》 *

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