CN113054143A - 一种纳米材料及其制备方法与量子点发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米材料及其制备方法与量子点发光二极管，所述纳米材料包括：ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。本发明提供了一种施主(In)和受主(S)共掺杂ZnO纳米颗粒的纳米材料作为器件的电子传输层材料，通过引入新的元素(In、S)取代ZnO材料中部分的Zn、O元素，形成新的化学键。通过形成新的化学键，来调节材料本征电子结构，降低氧化锌的电阻率及禁带宽度，提高其导电能力，促进电子从电子传输层进入量子点发光区域，提高电子‑空穴在器件中的复合效率，从而提升显示器件的效率。
Description
技术领域
本发明涉及量子点发光器件领域，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法与量子点发光二极管。
背景技术
为了满足日益增长的显示需求，量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode，QLED)应运而生。量子点(QDs)由于具有荧光峰尺寸可调，高亮度、高量子产率、高色纯度、较宽的色域、易于加工、稳定性好等优点，因此得到广泛关注。
近年来，无机半导体作为器件的电子传输层成为比较热的研究内容。氧化锌(ZnO)是一种具有直接宽带隙(3.37eV)的重要半导体，具有稳定性好、透明度高、安全无毒等优点，已成为一种常用的电子传输层材料。为了提高量子点显示器件的效率，改善ZnO电子传输层在器件中的电子传输效率成为目前研究的热点。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纳米材料及其制备方法与量子点发光二极管，旨在解决现有量子点发光二极管中ZnO电子传输层的电子传输效率不高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种纳米材料，其中，所述纳米材料包括：ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
一种纳米材料的制备方法，其中，包括步骤：
将锌盐、铟盐与有机溶剂混合，得到第一混合溶液；
将硫源与碱液混合，得到第二混合溶液；
将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合，进行反应处理，获得所述纳米材料；
其中，所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极以及阴极、设置在所述阳极和阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和量子点发光层之间的电子传输层。其中，形成所述电子传输层的材料包括前面描述的纳米材料或利用前面描述的制备方法制备得到的纳米材料。
有益效果：本发明提供了一种施主(In)和受主(S)共掺杂ZnO纳米颗粒的纳米材料作为器件的电子传输层材料，通过引入新的元素(In、S)取代ZnO材料中部分的Zn、O元素，形成新的化学键。通过形成新的化学键，来调节材料本征电子结构，降低氧化锌的电阻率及禁带宽度，提高其导电能力，促进电子从电子传输层进入量子点发光区域，提高电子-空穴在器件中的复合效率，从而提升显示器件的效率。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种纳米材料的制备方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中提供的一种量子点发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种纳米材料及其制备方法与量子点发光二极管，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明实施例提供一种纳米材料，其中，所述纳米材料包括：ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
在一种实施方式中，所述纳米材料为ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
本实施例提供了一种施主(In)和受主(S)共掺杂ZnO纳米颗粒的纳米材料作为器件的电子传输层材料，通过引入新的元素(In、S)取代ZnO材料中部分的Zn、O元素，形成新的化学键。通过形成新的化学键，来调节材料本征电子结构，降低氧化锌的电阻率及禁带宽度，提高其导电能力，促进电子从电子传输层进入量子点发光区域，提高电子-空穴在器件中的复合效率，从而提升显示器件的效率。具体机理如下：
In掺杂的In原子以In3+的方式发生固溶，In3+占据了晶格中Zn2+的位置，In的三个价电子中有两个与氧结合形成饱和键，剩余一个电子形成了价电子，在常温下，其能获得足够的能量跃迁到导带上成为自由电子，在外加电场作用下定向运动而导电。因此掺杂In元素可增加净电子，使ZnO的电阻降低，增加电导率。
而S掺入时，由于ZnS比ZnO具有更高的价带顶，部分O被S替代后可有效提高ZnO材料的价带顶，从而达到受主能级变浅，禁带宽度变窄，电子跃迁到导带底的几率增大，导带中电子的迁移率也随之提升。
施主(In)-受主(S)共掺杂，体系形成能减小，体系更稳定。施主-施主之间的相互排斥提高了禁带中的施主能级，使共掺杂后的ZnO离化能降低，实现低电阻的目的；同时引入杂质能级，使禁带宽度变窄，使电子更容易跃迁至导带，电子-空穴对在量子点层实现有效复合。
在一种实施方式中，所述纳米材料中，Zn元素与In元素和S元素之和的摩尔比为1：(0.03-0.1)。所述纳米材料中，掺杂元素浓度对氧化锌性能影响较大，当掺杂量太大后，会覆盖在ZnO晶粒的表面，形成新相；当掺杂量太低时，则掺杂元素在反应过程中容易发生损耗，无法与ZnO实现有效的结合。进一步地，在一种实施方式中，所述纳米材料中，Zn元素与In元素和S元素之和的摩尔比为1：0.04或1：0.05。在该摩尔比下，获得的器件效果最佳。
在一种实施方式中，所述纳米材料中，Zn元素、In元素、S元素的摩尔比为1：(0.01～0.1)：(0.01～0.4)。
进一步地，在一种实施方式中，所述纳米材料中，Zn元素、In元素、S元素的摩尔比为1：(0.01～0.05)：(0.02～0.1)。
在一种实施方式中，所述纳米材料的粒径为10～20nm。
在一种实施方式中，所述纳米材料由掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒组成。
请结合图1，本发明实施例提供一种纳米材料的制备方法的流程示意图，如图所示，包括步骤：
S10、将锌盐、铟盐与有机溶剂混合，得到第一混合溶液；
S20、将硫源与碱液混合，得到第二混合溶液；
S30、将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合，进行反应处理，获得所述纳米材料；
其中，所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
该方法制备得到的纳米材料可以是前面描述的纳米材料，由此，该方法可以具有前面描述的纳米材料所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。
本实施例通过溶胶-凝胶法制备了一种施主(In)和受主(S)共掺杂ZnO纳米颗粒的纳米材料作为器件的电子传输层材料，通过引入新的元素(In、S)取代ZnO材料中部分的Zn、O元素，形成新的化学键。通过形成新的化学键，来调节材料本征电子结构，降低氧化锌的电阻率及禁带宽度，提高其导电能力，促进电子从电子传输层进入量子点发光区域，提高电子-空穴在器件中的复合效率，从而提升显示器件的效率。
在一种实施方式中，所述步骤S10具体包括：将锌盐、铟盐溶解于有机溶剂中，恒温搅拌溶解，得到第一混合溶液。其中所述恒温搅拌溶解的温度为60～80摄氏度。所述第一混合溶液为澄清透明的溶液。
在一种实施方式中，所述锌盐为可溶性无机锌盐或可溶性有机锌盐。作为举例，所述锌盐包括醋酸锌、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌和二水合乙酸锌等不限于此中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述铟盐为可溶性无机铟盐或可溶性有机铟盐。作为举例，所述铟盐包括硝酸铟、氯化铟和乙酸铟等不限于此中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇和异丙醇等不限于此中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述第一混合溶液中，锌元素与铟元素的摩尔比为1：(0.01～0.1)。
在一种实施方式中，所述第一混合溶液中，金属离子(即锌离子与铟离子)的总浓度为0.1～1mol/L。
所述步骤S20中，在一种实施方式中，所述硫源包括硫化钠、硫化钾、硫化胺、硫脲、硫代乙酰胺和L-半胱氨酸等不限于此中的一种或多种。
在一种实施方式中，所述碱液中的碱包括氢氧化钾、氢氧化钠和四甲基氢氧化铵等不限于此中的一种或多种。
所述步骤S30中，在一种实施方式中，按照铟元素与硫元素的摩尔比为1：(1～4)，将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合。
在一种实施方式中，所述进行反应处理的温度为50～80摄氏度。
在一种实施方式中，所述进行反应处理的时间为1～4h。
在一种实施方式中，该方法制备的纳米材料由掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒组成。
本发明实施例提供一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极以及阴极、设置在所述阳极和阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和量子点发光层之间的电子传输层，其中，形成所述电子传输层的材料包括前面描述的纳米材料或利用前面描述的制备方法制备得到的纳米材料。
在一种实施方式中，形成所述量子点发光二极管的电子传输层的材料包括本发明实施例所述的纳米材料或本发明实施例所述的制备方法制备得到的纳米材料。
在一种实施方式中，形成量子点发光二极管的电子传输层由掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒组成。
本实施例中，量子点发光二极管有多种形式，且所述量子点发光二极管分正型结构和反型结构，本实施例将主要以如图2所示的正型结构的量子点发光二极管为例进行详细介绍。具体地，如图2所示，所述量子点发光二极管包括从下往上层叠设置的衬底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，所述电子传输层5材料为所述纳米材料，所述纳米材料为ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
在一种实施方式中，所述电子传输层的厚度为20～60nm。若所述电子传输层的厚度过薄，则无法保证载流子的传输性能，导致电子无法到达量子点发光层而引起的传输层空穴-电子复合，从而引起淬灭；若所述电子传输层的厚度过厚，则会引起膜层透光性下降，并引起器件载流子通过性降低，导致器件整体导电率下降。
本实施例中，所述衬底可以为刚性材质的衬底，如玻璃等，也可以为柔性材质的衬底，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺(PI)等中的一种。
本实施例中，所述阳极可以选自铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、锑掺杂氧化锡(ATO)和铝掺杂氧化锌(AZO)等中的一种或多种。
本实施例中，所述空穴传输层的材料可以选自具有良好空穴传输性能的材料，例如可以包括但不限于聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚(N,N'双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺)(Poly-TPD)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS)、4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)、NiO、MoO3等中的一种或多种。
本实施例中，所述量子点发光层的材料可以为油溶性量子点，所述油溶性量子点包括二元相、三元相、四元相量子点等中的一种或多种；其中二元相量子点包括CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS等中的一种或多种，三元相量子点包括ZnCdS、CuInS、ZnCdSe、ZnSeS、ZnCdTe、PbSeS等中的一种或多种，四元相量子点包括ZnCdS/ZnSe、CuInS/ZnS、ZnCdSe/ZnS、CuInSeS、ZnCdTe/ZnS、PbSeS/ZnS等中的一种或多种。所述量子点发光层的材料可以为常见的红、绿、蓝三种中的任意一种量子点或者其它黄光均可以，该量子点可以为含镉或者不含镉。该材料的量子点发光层具有激发光谱宽并且连续分布，发射光谱稳定性高等特点。本实施例中，所述量子点发光层的厚度约为20～60nm。
本实施例中，所述阴极可选自铝(Al)电极、银(Ag)电极和金(Au)电极等中的一种，还可选自纳米铝线、纳米银线和纳米金线等中的一种。上述材料具有较小的电阻，使得载流子能顺利的注入。本实施例中，所述阴极的厚度约为15～30nm。
需说明的是，本发明量子点发光二极管还可以包含以下功能层的一层或者多层：设置于空穴传输层与阳极之间的空穴注入层，设置于电子传输层与阴极之间的电子注入层。
本发明实施例还提供一种正型结构的量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
提供基板；
在基板上制备空穴传输层；
在空穴传输层上制备量子点发光层；
在量子点发光层制备电子传输层；所述电子传输层材料为纳米材料，所述纳米材料为ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素；
在电子传输层上制备阴极，得到量子点发光二极管。
本实施例中，为了得到高质量的空穴传输层，阳极需要经过预处理过程。其中所述预处理过程具体包括：将阳极用清洁剂清洗，初步去除阳极表面存在的污渍，随后依次在去离子水、丙酮、无水乙醇、去离子水中分别超声清洗20min，以除去表面存在的杂质，最后用高纯氮气吹干，即可得到阳极。
在一种实施方式中，所述在基板上制备空穴传输层的步骤包括：将基板置于匀胶机上，用配制好的空穴传输材料的溶液旋涂成膜；通过调节溶液的浓度、旋涂速度和旋涂时间来控制膜厚，然后在适当温度下热退火处理，得到所述空穴传输层。
在一种实施方式中，所述在空穴传输层上制备量子点发光层的步骤包括：将已制备好空穴传输层的基片置于匀胶机上，将配制好一定浓度的发光物质溶液旋涂成膜，通过调节溶液的浓度、旋涂速度和旋涂时间来控制量子点发光层的厚度，最后在适当温度下干燥，得到所述量子点发光层。
在一种实施方式中，所述在量子点发光层制备电子传输层的步骤包括：将已制备好量子点发光层的基片置于匀胶机上，将配制好一定浓度的电子传输材料溶液旋涂成膜，通过调节溶液的浓度、旋涂速度(优选地，转速在3000～5000rpm之间)和旋涂时间来控制电子传输层的厚度，然后退火成膜，得到所述电子传输层。此步骤可以在空气中退火、亦可以在氮气氛围中退火，具体根据实际需要选择退火氛围。
在一种优选的实施方式中，对得到的量子点发光二极管进行封装处理。其中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。优选的，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。
本实施例中，各层制备方法可以是化学法或物理法，其中化学法包括但不限于化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法、共沉淀法中的一种或多种；物理法包括但不限于溶液法(如旋涂法、印刷法、刮涂法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法或条状涂布法等)、蒸镀法(如热蒸镀法、电子束蒸镀法、磁控溅射法或多弧离子镀膜法等)、沉积法(如物理气相沉积法、元素层沉积法、脉冲激光沉积法等)中的一种或多种。
下面通过具体的实施例对本实施例进行详细说明。
实施例1
本实施例以利用氯化锌、氯化铟、氢氧化钠、硫化钠、乙醇制备纳米材料为例进行详细介绍。
(1)将适量的氯化锌、氯化铟加入到50ml乙醇中形成总浓度为0.5mol/L的溶液，其中锌：铟的摩尔比为1：0.05；在60℃下搅拌溶解。
(2)将硫化钠溶解于10ml氢氧化钠乙醇的溶液中，然后按照铟：硫的摩尔比为1：2加入至步骤(1)的溶液中。继续在60℃下搅拌2h得到一种均匀的溶液，离心、清洗后，即可得到掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，即得到所述纳米材料，所述纳米材料分散在适量乙醇中。
实施例2
本实施例以利用六水合硝酸锌、硝酸铟、硫代乙酰胺、乙醇制备纳米材料为例进行详细介绍。
(1)将适量的硝酸锌、硝酸铟加入到50ml乙醇中形成总浓度为0.5mol/L的溶液，其中锌：铟的摩尔比为1：0.05；在60℃下搅拌溶解。
(2)将硫代乙酰胺溶解于10ml氢氧化钠乙醇的溶液(铟：硫的摩尔比为1：2)。继续在60℃下搅拌2h得到一种均匀的溶液，离心、清洗后，即可得到掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，即得到所述纳米材料，所述纳米材料分散在适量乙醇中。
实施例3
本实施例以利用二水合醋酸锌、醋酸铟、L-半胱氨酸、乙醇制备纳米材料为例进行详细介绍。
(1)将适量的二水醋酸锌、醋酸铟加入到50ml乙醇中形成总浓度为0.5mol/L的溶液，其中锌：铟的摩尔比为1：0.05；在60℃下搅拌溶解。
(2)将L-半胱氨酸溶解于10ml氢氧化钠乙醇的溶液(铟：硫的摩尔比为1：2)。继续在60℃下搅拌2h得到一种均匀的溶液，离心、清洗后，即可得到掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，即得到所述纳米材料，所述纳米材料分散在适量乙醇中。
实施例4
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阳极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阳极的材料为ITO基板，空穴传输层为材料TFB，电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，阴极的材料为Al。
所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供ITO基板，在ITO基板上制备空穴传输层；
在所述空穴传输层上沉积量子点发光层；
在所述量子点发光层上沉积实施例1所述方法中得到的纳米材料溶液，退火制备电子传输层；
在所述电子传输层上制备阴极。
实施例5
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阳极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阳极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，阴极的材料为Al。
所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供ITO基板，在ITO基板上制备空穴传输层；
在所述空穴传输层上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上制备沉积实施例2所述方法中得到的纳米材料溶液，退火制备电子传输层；
在所述电子传输层上制备阴极。
实施例6
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阳极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阳极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，阴极的材料为Al。
所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供ITO基板，在ITO基板上制备空穴传输层；
在所述空穴传输层上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上制备沉积实施例3所述方法中得到的纳米材料溶液，退火制备电子传输层；
在所述电子传输层上制备阴极。
实施例7
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极的叠层结构、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阴极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阴极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，阳极的材料为Al。
所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供阴极基板，在阴极基板上沉积实施例1所述方法中得到的纳米材料溶液，退火制备电子传输层；
在电子传输层上制备量子点发光层，在量子点发光层上制备空穴传输层；
在所述空穴传输层上制备阳极。
实施例8
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阴极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阴极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，阳极的材料为Al。
所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供阴极基板，在阴极基板上沉积实施例2所述方法中得到的纳米材料溶液，退火制备电子传输层；
在电子传输层上制备量子点发光层，在量子点发光层上制备空穴传输层；
在所述空穴传输层上制备阳极。
实施例9
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阴极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阴极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒，阳极的材料为Al。
所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供阴极基板，在阴极基板上沉积实施例3所述方法中得到的纳米材料溶液，退火制备电子传输层；
在电子传输层上制备量子点发光层，在量子点发光层上制备空穴传输层；
在所述空穴传输层上制备阳极。
对比例1
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阳极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阳极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为商业ZnS材料(购自sigma公司)，阴极的材料为Al。
对比例2
一种量子点发光二极管，包括：相对设置的阳极和阴极、设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层、设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子传输层、设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴传输层，且所述阳极设置在衬底上。其中，衬底的材料为玻璃片，阳极的材料为ITO基板，空穴传输层的材料为TFB，电子传输层的材料为商业ZnO材料(购自sigma公司)，阴极的材料为Al。
性能测试
对实施例1～2中制备得到的电子传输薄膜、对比例1～2中的电子传输薄膜、实施例4～9以及对比例1～2制备得到的量子点发光二极管进行性能测试，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)开启电压和外量子效率(EQE)：采用EQE光学测试仪器测定。
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。开启电压以及外量子效率测试为所述的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：
表1
从上表1可见，本发明实施例1～3提供的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒的电子传输薄膜，电阻率明显低于对比例1～2中金属化合物纳米材料制成的电子传输薄膜的电阻率，而电子迁移率明显高于对比例1～2中金属化合物纳米材料制成的电子传输薄膜。
本发明实施例4～9提供的量子点发光二极管(形成电子传输层的材料为掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒)的外量子效率，明显高于对比例1～2中金属化合物纳米材料的量子点发光二极管的外量子效率，说明实施例得到的量子点发光二极管具有更好的发光效率。
值得注意的是，本发明提供的具体实施例均以蓝光量子点CdXZn1-XS/ZnS作为发光层材料，是基于蓝光发光体系是使用较多的体系(由于蓝光量子点的发光二极管要达到高效率比较困难，因此更具参考价值)，并不代表本发明仅用于蓝光发光体系。
综上所述，本发明提供一种纳米材料及其制备方法与量子点发光二极管。本发明通过简单的溶胶-凝胶法制备了纳米材料作为器件的电子传输层材料，所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。本发明提供了一种施主(In)和受主(S)共掺杂ZnO纳米颗粒的纳米材料作为电子传输层材料，通过引入新的元素(In、S)取代ZnO材料中部分的Zn、O元素，形成新的化学键。通过形成新的化学键，来调节材料本征电子结构，降低氧化锌的电阻率及禁带宽度，提高其导电能力，促进电子从电子传输层进入量子点发光区域，提高电子-空穴在器件中的复合效率，从而提升显示器件的效率。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种纳米材料，其特征在于，所述纳米材料包括：ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
2.根据权利要求1所述的纳米材料，其特征在于，所述纳米材料中，Zn元素、In元素、S元素的摩尔比为1：(0.01～0.1)：(0.01～0.4)。
3.根据权利要求2所述的纳米材料，其特征在于，所述纳米材料中，Zn元素、In元素、S元素的摩尔比为1：(0.01～0.05)：(0.02～0.1)。
4.根据权利要求1所述的纳米材料，其特征在于，所述纳米材料的粒径为10～20nm。
5.根据权利要求1所述的纳米材料，其特征在于，所述纳米材料由掺杂有In元素和S元素的ZnO纳米颗粒组成。
6.一种纳米材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将锌盐、铟盐与有机溶剂混合，得到第一混合溶液；
将硫源与碱液混合，得到第二混合溶液；
将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合，进行反应处理，获得所述纳米材料；
其中，所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒，所述ZnO纳米颗粒中掺杂有In元素和S元素。
7.根据权利要求6所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述锌盐包括醋酸锌、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌和二水合乙酸锌中的一种或多种；和/或，
所述铟盐包括硝酸铟、氯化铟和乙酸铟中的一种或多种；和/或，
所述硫源包括硫化钠、硫化钾、硫化胺、硫脲、硫代乙酰胺和L-半胱氨酸中的一种或多种；和/或，
所述碱液中的碱包括氢氧化钾、氢氧化钠和四甲基氢氧化铵中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述第一混合溶液中，Zn元素与In元素的摩尔比为1：(0.01～0.1)；和/或，
按照In元素与S元素的摩尔比为1：(1～4)，将所述第一混合溶液与所述第二混合溶液混合。
9.根据权利要求6所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述进行反应处理的温度为50～80摄氏度，所述进行反应处理的时间为1～4h。
10.一种量子点发光二极管，其特征在于，包括：
相对设置的阳极以及阴极；
设置在所述阳极和阴极之间的量子点发光层；
设置在所述阴极和量子点发光层之间的电子传输层，其中，形成所述电子传输层的材料包括权利要求1～5任一项所述的纳米材料或利用权利要求6～9任一项所述的制备方法制备得到的纳米材料。
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2019
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