CN116156918A - 一种纳米材料及其制备方法、电子传输薄膜及光电器件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种纳米材料,包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。所述金属氢氧化物层可以有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,从而减少ZnO纳米颗粒表面的缺陷数量,提升ZnO纳米颗粒的稳定性,并降低纳米材料的电子迁移率。另,本申请还公开了一种所述纳米材料的制备方法,包括所述纳米材料的电子传输薄膜及光电器件。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,尤其涉及一种纳米材料、所述纳米材料的制备方法、包括所述纳米材料的电子传输薄膜、及包括所述电子传输薄膜的光电器件。
背景技术
氧化锌(ZnO)是一种直接宽带隙半导体材料,在室温下的带隙能为3.37eV,有着优异的光电特性,例如,电子迁移率高,能带排列良好,且对水敏感性低,稳定性高,而被作为电子传输材料广泛用于太阳能电池、光电探测器及电致发光器件等光电器件中。
但是,电子传输层中的ZnO与光电器件的发光层通常直接接触,ZnO表面的缺陷态会引起发光层与电子传输层的界面处的激子淬灭及量子点淬灭,而导致光电器件的性能降低,如电流效率、外量子效率及寿命等降低。此外,由于ZnO的电子迁移率较高且电子注入势垒较低,光电器件中注入发光层中的电子远多于空穴,使得发光层中的电子-空穴注入不平衡,而发光层中多余的电子会导致发光层中的发光材料如量子点带电,产生非辐射俄歇复合能量损失,而引起量子点淬灭,使量子点的荧光电子效率大幅降低,使得光电器件的电流效率、外量子效率及寿命等性能降低。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种纳米材料及其制备方法、电子传输薄膜及光电器件,旨在改善使用现有的ZnO纳米颗粒表面缺陷较多的问题。
本申请实施例是这样实现的,一种纳米材料,所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述金属氢氧化物选自Mg(OH)2、Li OH及Ga(OH)3中的至少一种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述纳米材料中,ZnO与金属氢氧化物中的金属离子的摩尔比的范围为(5:1)-(20:1)。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述金属氢氧化物层的厚度范围为0.5-5nm。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述ZnO纳米颗粒为掺杂型ZnO纳米颗粒,所述掺杂型ZnO纳米颗粒中的掺杂元素选自Mg、Li及Ga中的至少一种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述掺杂型ZnO纳米颗粒中的掺杂元素的摩尔百分含量的范围为1-30%。
相应的,本申请实施例还提供一种纳米材料的制备方法,包括如下步骤:
提供ZnO纳米颗粒及金属盐;
将所述ZnO纳米颗粒及金属盐溶于有机溶剂中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中,所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,ZnO纳米颗粒的浓度范围为0.5-2mg/mL;
提供碱溶液,将所述碱溶液加入所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,得到反应液;
向所述反应液中加入沉淀剂,得到纳米材料,所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述ZnO与所述金属盐中的金属离子的摩尔比的范围为(5:1)-(20:1)。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述金属盐选自镁盐、锂盐及镓盐中的至少一种,所述镁盐选自乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁及氯化镁中的至少一种;所述锂盐选自乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂及氯化锂中的至少一种;所述镓盐选自乙酸镓、硝酸镓、硫酸镓及氯化镓中的至少一种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述碱溶液中的碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、乙醇胺及乙二胺中的至少一种;和/或
所述碱溶液中的溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种;和/或
所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述金属盐溶液的温度为-25-0℃。
相应的,本申请实施例还提供一种电子传输薄膜,所述电子传输薄膜中包括上述纳米材料,或者所述电子传输薄膜中包括上述制备方法制得的纳米材料。
相应的,本申请实施例还提供一种光电器件,包括层叠设置的阳极、发光层、电子传输层及阴极,所述电子传输层中包括上述纳米材料,或者所述电子传输层中包括由上述制备方法制得的纳米材料,或者所述电子传输层为上述电子传输薄膜。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述阳极选自掺杂金属氧化物电极或复合电极,所述掺杂金属氧化物电极选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌、铝掺杂氧化镁、石墨烯及纳米碳管中的至少一种,所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS中的至少一种;和/或
所述发光层为有机发光层或量子点发光层,所述有机发光层的材料选自4,4'-双(N-咔唑)-1,1'-联苯:三[2-(对甲苯基)吡啶-C2,N)合铱(III)、4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺:三[2-(对甲苯基)吡啶-C2,N)合铱(III)、二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、发蓝色光的TBPe荧光材料、发绿色光的TTPA荧光材料、发橙色光的TBRb荧光材料及发红色光的DBP荧光材料中的至少一种,所述量子点发光层的材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种,所述核壳结构的量子点的核选自上述单一结构量子点中的任意一种,所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种;和/或
所述阴极选自Ag电极、Al电极、Ca电极、Ba电极、Au电极、Pt电极、Ag/IZO电极、IZO电极及合金电极的至少一种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述量子点为红色量子点CdZnSe/CdZnS/ZnS或绿色量子点CdZnSe/ZnSe/ZnS。
本申请的所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层,所述金属氢氧化物层可以有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,从而减少ZnO纳米颗粒表面的缺陷数量,提升ZnO纳米颗粒的稳定性,降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种纳米材料的制备方法流程图;
图2是本申请实施例提供的一种光电器件的结构示意图;
图3是本申请实施例提供的另一种光电器件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。此外,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请,并不用于限制本申请。在本申请中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外,在本申请的描述中,术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的形式存在;应当理解,以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁,不应理解为对本发明范围的硬性限制;因此,应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如,应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围,例如从1到3,从1到4,从1到5,从2到4,从2到6,从3到6等,以及所述范围内的单一数字,例如1、2、3、4、5及6,此不管范围为何皆适用。另外,每当在本文中指出数值范围,是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
本申请实施例提供一种纳米材料,包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。
所述纳米材料表面的金属氢氧化物层可以有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,从而减少ZnO纳米颗粒表面的缺陷数量,提升ZnO纳米颗粒的稳定性,降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
所述金属氢氧化物可以选自但不限于Mg(OH)2、LiOH及Ga(OH)3中的至少一种。所述Mg(OH)2、LiOH及Ga(OH)3可以有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,并降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
所述纳米材料中,ZnO与金属氢氧化物中的金属离子的摩尔比的范围为(5:1)-(20:1)。所述ZnO与金属氢氧化物中的金属离子的摩尔比低于所述范围,则金属氢氧化物的含量过高,会导致纳米材料的电子传输性能较低;而高于所述范围,则金属氢氧化物的含量过低,ZnO纳米颗粒的表面不能完全被金属氢氧化物覆盖,ZnO纳米颗粒表面的缺陷不能被有效地钝化。
可以理解,所述ZnO纳米颗粒为本领域已知用于光电器件的电子传输层的ZnO纳米颗粒。可以理解的,所述ZnO纳米颗粒的粒径没有特别限制。在一些实施例中,所述ZnO纳米颗粒的粒径范围为3-12nm,在所述范围内,ZnO纳米颗粒具有较高的稳定性及电子传输效率。
所述金属氢氧化物层的厚度范围为0.5-5nm。金属氢氧化物层的厚度过小,则ZnO纳米颗粒表面的缺陷不能被有效地钝化;而金属氢氧化物层的厚度过大,则会导致纳米材料的电子传输性能较低。
在一些实施例中,所述ZnO纳米颗粒为掺杂型ZnO纳米颗粒。所述掺杂型ZnO纳米颗粒为常规用于光电器件的掺杂型ZnO纳米颗粒。在一些实施例中,所述掺杂型ZnO纳米颗粒中的掺杂元素可以选自但不限于Mg、Li及Ga中的至少一种。所述掺杂元素可以掺入至ZnO的晶格中,改变ZnO的禁带宽度,即改变ZnO的能级位置,从而有效地降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
在一些实施例中,所述掺杂型ZnO纳米颗粒中的掺杂元素的摩尔百分含量的范围为1-30%。所述掺杂元素的含量低于所述范围,则掺杂作用较弱;若含量高于所述范围,则会导致掺杂元素过量而无法进入ZnO的晶格中,而不能有效地降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层,所述金属氢氧化物层可以有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,提升ZnO纳米颗粒的稳定性,并降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
请参阅图1,本申请实施例还提供一种纳米材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S11:提供ZnO纳米颗粒及金属盐;
步骤S12:将所述ZnO纳米颗粒及金属盐溶于有机溶剂中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中,所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,ZnO纳米颗粒的浓度范围为0.5-2mg/mL,高于所述浓度范围会像制备ZnO纳米颗粒那样生成金属氧化物而不是金属氢氧化物;
步骤S13:提供碱溶液,搅拌状态下将所述碱溶液加入至温度为-25-0℃的所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,得到反应液;
步骤S14:向所述反应液中加入沉淀剂,得到纳米材料,所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。
所述步骤S12中,所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,ZnO纳米颗粒的浓度范围为0.5-2mg/mL,在所述浓度范围内,可以使最终制得的纳米材料的表面包括的是金属氢氧化物层,高于所述浓度范围会导致最终制得的纳米材料中的ZnO纳米颗粒的表面形成的是金属氧化物层而不是金属氢氧化物层,低于所述浓度范围会导致最终制得的纳米材料的氢氧化物层厚度过小甚至无法完全将ZnO纳米颗粒包覆。
所述制备方法可以制备得到包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层,所述纳米材料表面的金属氢氧化物层可以有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,从而减少ZnO纳米颗粒表面的缺陷数量,提升ZnO纳米颗粒的稳定性,降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率。
所述步骤S11中:
所述ZnO与所述金属盐中的金属离子的摩尔比的范围为(5:1)-(20:1)。
所述金属盐可以选自但不限于镁盐、锂盐及镓盐中的至少一种。所述镁盐可以选自但不限于乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁及氯化镁中的至少一种。所述锂盐可以选自但不限于乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂及氯化锂中的至少一种。所述镓盐可以选自但不限于乙酸镓、硝酸镓、硫酸镓及氯化镓中的至少一种。
所述步骤S12中:
所述有机溶剂可以选自极性较大的溶剂,例如,可以选自但不限于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种。
所述步骤S13中:
所述碱溶液中的碱可以选自但不限于氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、TMAH(四甲基氢氧化铵)、乙醇胺及乙二胺中的至少一种。
所述碱溶液中的溶剂可以选自极性较大的溶剂,例如,可以选自但不限于甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种。
在一些实施例中,所述碱溶液的加入量为:氢氧根离子与金属盐中的金属离子的摩尔比为(0.5:1)-(1.5:1)。
将所述碱溶液加入至温度为-25至0℃的所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,可以避有效地免温度较高时反应生成的金属氢氧化发生缩聚而生成金属氧化物。
在一些较佳的实施例中,所述步骤S13为:提供碱溶液,搅拌状态下将所述碱溶液缓慢滴加至温度为-25-0℃的所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,得到反应液。所述缓慢滴加的速度可以为1-20ml/h。
可以理解,所述搅拌时间没有限制,只要保证反应充分即可。在一些实施例中,所述搅拌的时间为30min-4h。
所述步骤S14中:
所述的沉淀剂可以为极性较弱的溶剂。所述极性较弱的溶剂可以选自但不限于乙酸乙酯、丙酮、正己烷、正庚烷中的至少一种。
所述沉淀剂与反应液的体积比为(2:1)-(6:1)。
可以理解,所述步骤14还可以包括使用常规的清洗方法清洗所述纳米材料的步骤。
在一些实施例中,所述步骤S11中的ZnO纳米颗粒通过溶胶凝胶法制得,具体的,包括如下步骤:
a.将锌盐溶于第一溶剂中,得到锌盐溶液;
b.将碱溶于第二溶剂中,得到碱性溶液;
c.按照氢氧根离子与锌离子的摩尔比为(0.5:1)-(1.5:1)的比例将所述碱性溶液滴加至所述温度为0-70℃的锌盐溶液中,然后持续搅拌反应30min-4h,得到ZnO反应液;
d.向所述ZnO反应液中加入沉淀剂,得到白色沉淀,即ZnO纳米颗粒。
所述锌盐可以选自但不限于醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌及氯化锌中的至少一种。
所述碱性溶液可以选自但不限于氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、TMAH、氨水、乙醇胺及乙二胺中的至少一种。
所述第一溶剂及第二溶剂可以为极性较大的溶剂,例如,所述第一溶剂及第二溶剂可以分别独立选自但不限于水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种。
所述的沉淀剂参上文所述,在此不再赘述。
所述步骤d还包括使用常规的清洗方法清洗所述白色沉淀的步骤。
本申请实施例还提供一种电子传输薄膜,所述电子传输薄膜中包括所述纳米材料。
在一实施例中,所述电子传输薄膜中仅包括所述纳米材料。在又一实施例中,所述电子传输薄膜中包括所述纳米材料及常规用于电子传输薄膜的其它材料,如TiO2、ZrO2、HfO2、Ca、Ba、CsF、LiF、CsCO3、ZnMgO、PBD(2-(4-联苯基)-5-苯基恶二唑)、8-羟基喹啉铝(Alq3)及石墨烯中的至少一种。
请参阅图2,本申请实施例还提供一种光电器件100,所述光电器件100可以为太阳能电池、光电探测器、有机电致发光器件(OLED)或量子点电致发光器件(QLED)。所述光电器件100包括依次层叠设置的阳极10、发光层20、电子传输层30及阴极40。所述电子传输层30为所述电子传输薄膜,换言之,所述电子传输层30中包括所述纳米材料。
请参阅图3,在一实施例中,所述光电器件100还包括依次层叠设置在所述阳极10上的空穴注入层50及空穴传输层60,所述发光层20位于所述空穴传输层60上。
所述阳极10的材料为本领域已知用于阳极的材料,例如,可以选自但不限于掺杂金属氧化物电极、复合电极等。所述掺杂金属氧化物电极可以选自但不限于铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、锑掺杂氧化锡(ATO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)、铟掺杂氧化锌(IZO)、镁掺杂氧化锌(MZO)、铝掺杂氧化镁(AMO)、石墨烯及纳米碳管中的至少一种。所述复合电极为掺杂或非掺杂的透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极,如AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS等。
所述发光层20可以为有机发光层或量子点发光层。当所述发光层20为有机发光层时,所述光电器件100可以为有机光电器件,如OLED。当所述发光层20为量子点发光层时,所述光电器件100可以为量子点光电器件,如QLED。
所述有机发光层的材料为本领域已知用于光电器件的有机发光层的材料,例如,可以选自但不限于CBP:Ir(mppy)3(4,4'-双(N-咔唑)-1,1'-联苯:三[2-(对甲苯基)吡啶-C2,N)合铱(III))、TCTA:Ir(mmpy)(4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺:三[2-(对甲苯基)吡啶-C2,N)合铱(III))、二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、发蓝色光的TBPe荧光材料、发绿色光的TTPA荧光材料、发橙色光的TBRb荧光材料、及发红色光的DBP荧光材料中的至少一种。
所述量子点发光层的材料为本领域已知用于光电器件的量子点发光层的量子点材料,例如,可以选自但不限于单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种。所述单一结构量子点可以选自但不限于II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种。作为举例,所述II-VI族化合物可以选自但不限于CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种;所述III-V族化合物可以选自但不限于InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种;所述I-III-VI族化合物可以选自但不限于CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种。所述核壳结构的量子点的核可以选自上述单一结构量子点中的任意一种,所述核壳结构的量子点的壳层材料可以选自但不限于CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。作为示例,所述核壳结构的量子点可以选自但不限于CdZnSe/CdZnS/ZnS、CdZnSe/ZnSe/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS、ZnSe/ZnS、ZnSeTe/ZnS、CdSe/CdZnSeS/ZnS、InP/ZnSe/ZnS及InP/ZnSeS/ZnS中的至少一种。
所述阴极40为本领域已知用于光电器件的阴极,例如,可以选自但不限于Ag电极、Al电极、Ca电极、Ba电极、Au电极、Pt电极、Ag/IZO电极、IZO电极及合金电极的至少一种。
所述空穴注入层50的材料为本领域已知用于空穴注入层的材料,例如可以选自但不限于氧化镍、氧化钼、氧化钨、氧化钒、硫化钼、氧化铜、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(HAT-CN)、PEDOT:PSS及其掺有s-MoO3的衍生物(PEDOT:PSS:s-MoO3)中的至少一种。
所述空穴传输层60的材料可以为本领域已知用于空穴传输层的材料,例如,可以选自但不限于聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-omeTAD)、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)、N,N′-双(1-奈基)-N,N′-二苯基-1,1′-二苯基-4,4′-二胺(NPB)、4,4'-双(N-咔唑)-1,1'-联苯(CBP)、聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-co-(4,4'-(N-(对丁基苯基))二苯胺)](TFB)、聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)、聚三苯胺(Poly-TPD)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)及4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)中的至少一种。
可以理解,所述光电器件100除上述各功能层外,还可以增设一些常规用于光电器件的有助于提升光电器件性能的功能层,例如电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层及界面修饰层等。
可以理解,所述光电器件100的各层的材料可以依据光电器件100的发光需求进行调整。
可以理解,所述光电器件100可以为正置光电器件或倒置光电器件。
所述光电器件100的电子传输层30包括所述纳米材料,所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层,所述金属氢氧化物层可以提升ZnO纳米颗粒的稳定性,有效地钝化所述ZnO纳米颗粒表面的缺陷态,从而消除ZnO纳米颗粒表面的缺陷对发光层20与电子传输层30的界面处的激子淬灭,并消除ZnO纳米颗粒表面的缺陷态对发光层20中的发光材料的淬灭,提升光电器件100的荧光量子效率。此外,所述包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层还可以降低ZnO纳米颗粒的电子迁移率,促进发光层20的空穴-电子的注入平衡,提升光电器件100的发光效率及寿命。
本申请实施例还提供一种所述光电器件100的制备方法,包括如下步骤:
步骤S21:提供阳极10;
步骤S22:在所述阳极10上形成发光层20;
步骤S23:提供所述纳米材料,将所述纳米材料设置在所述发光层20上,形成电子传输层30;
步骤S24:在所述电子传输层30上形成阴极40。
可以理解,在所述光电器件100还包括空穴注入层50及空穴传输层60时,所述步骤S22为:在所述阳极10上依次形成层叠的空穴注入层50、空穴传输层60及发光层20。
本申请实施例还提供另一种所述光电器件100的制备方法,包括如下步骤:
步骤S31:提供阴极40;
步骤S32:提供所述纳米材料,将所述纳米材料设置在所述阴极40上,形成电子传输层30;
步骤S33:在所述电子传输层30上依次形成层叠的发光层20及阳极10。
可以理解,在所述光电器件100还包括空穴注入层50及空穴传输层60时,所述步骤S33为:在所述电子传输层30上依次形成层叠的发光层20、空穴传输层60、空穴注入层50及阳极10。
以上两种制备方法中:
将所述纳米材料分散液设置在所述发光层20或阴极40上的可以为化学法或物理法。其中,化学法可以为化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法及共沉淀法等。物理法可以为物理镀膜法或溶液加工法,物理镀膜法可以为热蒸发镀膜法CVD、电子束蒸发镀膜法、磁控溅射法、多弧离子镀膜法、物理气相沉积法PVD、原子层沉积法及脉冲激光沉积法等;溶液加工法可以为旋涂法、印刷法、喷墨打印法、刮涂法、打印法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法及条状涂布法等。
在一些实施例中,将所述纳米材料分散液设置在所述阴极40上的方法为溶液法,具体的:先将所述氧化锌纳米材料分散在溶剂中,得到纳米材料分散液,然后将所述纳米材料分散液通过溶液法设置在所述发光层20或阴极40上。所述溶剂可以选自但不限于正辛烷、甲醇、乙醇、丁醇及戊醇中的至少一种。
可以理解,为避免纳米材料的金属氢氧化物层中的金属氢氧化物因常规的退火制程中的温度较高而发生脱水而转化为金属氧化物。所述电子传输层20制备过程中使用抽真空的方法去除溶剂。
可以理解,电子传输层30中的纳米材料的金属氢氧化物层中的金属氢氧化物因温度较高而发生脱水而转化为金属氧化物,在电子传输层30制备完成后所制备的各层需要去除溶剂时采用抽真空的方法去除溶剂。
所述形成阳极10、发光层20、阴极40、空穴注入层50及空穴传输层60的方法可采用本领域常规技术实现,例如可以为上述化学法或物理法。
可以理解,在所述光电器件100还包括电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层、和/或界面修饰层等其它功能层时,所述光电器件100的制备方法还包括形成所述各功能层的步骤。
下面通过具体实施例来对本申请进行具体说明,以下实施例仅是本申请的部分实施例,不是对本申请的限定。
实施例1
提供红色量子点CdZnSe/CdZnS/ZnS,其PLQY(荧光量子产率)为90%。
将所述红色量子点分别旋涂在3个石英玻璃片上,得到三个厚度均为30nm的I号QD薄膜、II号QD薄膜、III号QD薄膜。
提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒的正辛烷分散液,其中,Mg的掺杂量为5%,将所述分散液旋涂在II号QD薄膜上,形成厚度为40nm的电子传输薄膜,得到II号样品。
提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒(即ZnMgO纳米颗粒),将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含Mg掺杂ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中Mg掺杂ZnO纳米颗粒的浓度为0.8mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加8ml浓度为0.25M的四甲基氢氧化铵甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。所述纳米材料包括Mg掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒表面的Mg(OH)2层,其中,其中,Mg的掺杂量为5%,ZnO纳米颗粒的粒径为5nm,Mg(OH)2层的厚度为1.5nm。将纳米材料分散在乙醇中,得到分散液,将所述分散液旋涂在III号QD薄膜上,形成厚度为40nm的电子传输薄膜,得到III号样品。
测试所述I号QD薄膜、II号样品、III号样品的PLQY,检测结果参表一。
实施例2
提供绿色量子点CdZnSe/ZnSe/ZnS,其PLQY为70%。
将所述旅量子点分别旋涂在3个石英玻璃片上,得到三个厚度均为20nm的IV号QD薄膜、V号QD薄膜、VI号QD薄膜。
提供Li掺杂ZnO纳米颗粒的正辛烷分散液,其中,Li的掺杂量为8%,将所述分散液旋涂在II号QD薄膜上,形成厚度为35nm的电子传输薄膜,得到V号样品。
提供Li掺杂ZnO纳米颗粒(即ZnLiO纳米颗粒),将所述Li掺杂ZnO纳米颗粒及氯化锂溶于乙醇中,得到包含Li掺杂ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中Li掺杂ZnO纳米颗粒的浓度为0.5mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加6ml浓度为0.25M的四甲基氢氧化铵甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。所述纳米材料包括Li掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Li掺杂ZnO纳米颗粒表面的LiOH层,其中,Li的掺杂量为8%,ZnO纳米颗粒的粒径为6nm,LiOH层的厚度为2nm,将纳米材料分散在乙醇中,得到分散液,将所述分散液旋涂在III号QD薄膜上,形成厚度为35nm的电子传输薄膜,得到VI号样品。
测试所述IV号QD薄膜、V号样品、VI号样品的PLQY,检测结果参表一。
实施例3
提供红色量子点CdZnSe/CdZnS/ZnS,其PLQY(荧光量子产率)为90%。
将所述红色量子点分别旋涂在3个石英玻璃片上,得到三个厚度均为20nm的VII号QD薄膜、VIII号QD薄膜、IX号QD薄膜。
提供ZnO纳米颗粒的正辛烷分散液,将所述分散液旋涂在VIII号QD薄膜上,形成厚度为35nm的电子传输薄膜,得到VIII号样品。
提供ZnO纳米颗粒,将所述ZnO纳米颗粒及硝酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加6ml浓度为0.25M的四甲基氢氧化铵甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的Mg(OH)2层,其中,所述ZnO纳米颗粒的粒径为5.5nm,所述纳米材料中Mg(OH)2层的厚度为2nm,将纳米材料分散在乙醇中,得到分散液,将所述分散液旋涂在III号QD薄膜上,形成厚度为35nm的电子传输薄膜,得到IX号样品。
测试所述VII号QD薄膜、VIII号样品、IX号样品的PLQY,检测结果参表一。
实施例4
稳定性测试
提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1.2mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加1ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。所述纳米材料包括Mg掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒表面的Mg(OH)2层,其中,Mg掺杂ZnO纳米颗粒中Mg的掺杂量为5%,所述ZnO纳米颗粒的粒径为8nm,所述Mg(OH)2层的厚度为0.5nm;
取5ml所述30mg/ml的Mg掺杂ZnO纳米颗粒乙醇溶液(1号样品)、及5ml所述浓度为30mg/ml的纳米材料乙醇溶液(2号样品)分别放置于室温环境下24h,通过粒径动态光散射(DLS)测量颗粒度变化,测试结果参表二。
实施例5
稳定性测试
提供Li掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Li掺杂ZnO纳米颗粒及氯化锂溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1.5mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加4ml浓度为0.25M的氢氧化锂乙醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。所述纳米材料包括Li掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Li掺杂ZnO纳米颗粒表面的LiOH层,其中,Li掺杂ZnO纳米颗粒中Li的掺杂量为10%,ZnO纳米颗粒的粒径为6nm,所述LiOH层的厚度为1.4nm;
将5ml所述30mg/ml的Li掺杂ZnO纳米颗粒乙醇溶液(3号样品)、及5ml所述浓度为30mg/ml的纳米材料乙醇溶液(4号样品)放置于室温环境下24h,通过粒径动态光散射(DLS)测量颗粒度变化,测试结果参表二。
实施例6
提供厚度为50nm的ITO阳极10;
在所述阳极10上旋涂PEDOT:PSS材料,100℃退火15min,得到厚度为20nm的空穴注入层50;
在所述空穴注入层50上旋涂TFB材料,100℃退火15min,得到厚度为15nm的空穴传输层60;
在所述空穴传输层60上旋涂CdZnSe/CdZnS/ZnS红色量子点材料,80℃退火10min,得到厚度为20nm的发光层20;
提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为0.8mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加4ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。所述纳米材料包括Mg掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒表面的Mg(OH)2层,Mg掺杂ZnO纳米颗粒中,Mg的掺杂量为5%,ZnO纳米颗粒的粒径为5nm,Mg(OH)2层的厚度为1.5nm;
在所述发光层20上旋涂所述纳米材料的乙醇分散液,得到厚度为40nm的电子传输层30;
在所述电子传输层30上蒸镀Ag,得到厚度为100nm的阴极40;
封装,得到光电器件100。
实施例7
本实施例与实施例6基本相同,区别在于:
本实施例的发光层20的材料为CdZnSe/ZnSe/ZnS绿色量子点;
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Li掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Li掺杂ZnO纳米颗粒及氯化锂溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为0.6mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加6ml浓度为0.25M的氢氧化锂乙醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
所述纳米材料包括Li掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Li掺杂ZnO纳米颗粒表面的LiOH层,Li掺杂ZnO纳米颗粒中,Li的掺杂量为8%,ZnO纳米颗粒的粒径为6nm,纳米材料中LiOH层的厚度为2nm。
实施例8
本实施例与实施例6基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为2mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加4ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料中,ZnO纳米颗粒的粒径为5.5nm,Mg(OH)2层的厚度为1.5nm。
实施例9
本实施例与实施例6基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1.8mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加3ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料中,ZnO纳米颗粒的粒径为7nm,Mg(OH)2层的厚度为1nm。
实施例10
本实施例与实施例6基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1.5mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加6ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料中,Mg掺杂ZnO纳米颗粒中Mg的掺杂量为1%。
实施例11
本实施例与实施例6基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为0.9mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加4ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料中的Mg掺杂ZnO纳米颗粒中Mg的掺杂量为30%。
实施例12
本实施例与实施例6的基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒及硝酸镓溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1.6mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加8ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的Ga(OH)3层,纳米材料中,ZnO纳米颗粒的粒径为4.5nm,Ga(OH)3层的厚度为3nm。
实施例13
本实施例与实施例6的基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg和Ga掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg和Ga掺杂ZnO纳米颗粒及乙酸镁溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为0.8mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加3ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料包括Mg及Ga掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Mg及Ga掺杂ZnO纳米颗粒表面的Mg(OH)2层,Mg及Ga掺杂ZnO纳米颗粒中Mg的掺杂量为15%,Ga的掺杂量为5%。
实施例14
本实施例与实施例6的基本相同,区别在于:
本实施例的纳米材料的制备方法为:提供Mg掺杂ZnO纳米颗粒,将所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒、乙酸镁及硝酸锂溶于乙醇中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中ZnO纳米颗粒的浓度为1.2mg/mL,搅拌状态下按照5ml/h的速度缓慢滴加6ml浓度为0.25M的氢氧化钠甲醇溶液,滴加完成继续搅拌1h,得到纳米材料。
本实施例的纳米材料包括Mg掺杂ZnO纳米颗粒及包覆在所述Mg掺杂ZnO纳米颗粒表面的Mg(OH)2与LiOH混合层,纳米材料中Mg(OH)2与LiOH混合层的厚度为2nm,Mg(OH)2与LiOH的摩尔比为1:1。
对比例1
本对比例与实施例6基本相同,区别在于本对比例的电子传输层的材料为Mg掺杂ZnO纳米颗粒。
对比例2
本对比例与实施例7基本相同,区别在于本对比例的电子传输层的材料为Li掺杂ZnO纳米颗粒。
对比例3
本对比例与实施例6基本相同,区别在于,本对比例的电子传输层的材料为ZnO纳米颗粒。
对比例4
本对比例与实施例6基本相同,区别在于,本对比例的电子传输层的材料为表面包覆MgO层的ZnO纳米颗粒。
对实施例1-14的纳米材料、对比例1的Mg掺杂ZnO纳米颗粒、对比例2的Li掺杂ZnO纳米颗粒、对比例3的ZnO纳米颗粒、及对比例4的表面包覆MgO层的ZnO纳米颗粒进行表面羟基量测试。其中,表面羟基量测试方法为:利用X射线光电子能谱(XPS)对氧化锌纳米材料进行检测,得到O1s能谱曲线,通过Origin软件进行分峰处理得到三个子峰,峰位在529ev-531ev之间代表ZnO晶体中氧原子摩尔浓度的OM峰,峰位在531ev-534ev之间的OV(ZnO晶体中氧空位摩尔浓度)和OH(ZnO纳米颗粒表面上的羟基配体摩尔浓度),而各个子峰之间的面积比就代表了纳米材料中不同种类氧原子的摩尔浓度之比,因此,定义ZnO纳米颗粒表面羟基量=(OV峰面积+OH峰面积)/OM峰面积。测试结果参表三。
对所述实施例6-14的光电器件100及对比例1-4的光电器件进行发光波长EL(量子点色彩波长)、电流效率及光电性能及T95@1knit寿命测试。
其中,发光波长EL采用光电探测器测试;电流效率使用通过亮度计测试获得的亮度和电流计算得到;寿命测试采用广州新视界公司定制的128路寿命测试系统。其中,发光波长EL测试、电流效率测试及寿命测试的驱动电流均为2mA。
测试的系统架构为2mA恒流源驱动光电器件:采用光电探测器测试光电器件的亮度(光电流)变化、发光波长EL,通过获得的亮度和电流计算得到电流效率,使用亮度计测试校准光电器件100的亮度(光电流);采用寿命测试系统(广州新视界公司定制的128路寿命测试系统)测试光电器件的寿命T95@1knit。测试结果参表四。
表一:
PLQY | |
I号QD薄膜 | 80% |
II号样品 | 60% |
III号样品 | 78% |
IV号QD薄膜 | 53% |
V号样品 | 8% |
VI号样品 | 40% |
VII号QD薄膜 | 65 |
VIII号样品 | 40 |
IX号样品 | 60 |
表二:
初始态粒径(nm) | 终态粒径(nm) | |
1号样品 | 8 | 25 |
2号样品 | 8.5 | 10 |
3号样品 | 6 | 18 |
4号样品 | 7.4 | 9 |
表三:
表四:
由表一可知:相较于表面没有包覆金属氢氧化物层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒,表面包覆有金属氢氧化物层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒的PLQY明显较高;相较于表面没有包覆LiOH层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒,表面包覆有LiOH层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒的PLQY明显较高;相较于表面没有包覆金属氢氧化物的ZnO纳米颗粒,表面包覆有金属氢氧化物层的ZnO纳米颗粒的PLQY明显较高。可见,本申请的包覆有金属氢氧化物层的ZnO纳米颗粒,可以有效地降低ZnO纳米颗粒表面的缺陷态所引起的量子点的荧光淬灭,从而提升薄膜的PLQY。
由表二可知:表面没有包覆金属氢氧化物层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒及表面没有包覆LiOH层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒的粒径增长明显,而表面包覆有金属氢氧化物层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒及表面包覆有LiOH层的Mg掺杂ZnO纳米颗粒粒径增长较少。可见,本申请的包覆有金属氢氧化物层的ZnO纳米颗粒具有较好的稳定性。表明金属氢氧化物层抑制了ZnO纳米颗粒的生长,增强了ZnO纳米颗粒的稳定性。
由表三可知:对比例1的Mg掺杂ZnO纳米颗粒、对比例2的Li掺杂ZnO纳米颗粒、对比例3的ZnO纳米颗粒、及对比例4的表面包覆MgO层的ZnO纳米颗粒的ZnO纳米颗粒表面的羟基量较少,而实施例1-14的纳米材料的ZnO纳米颗粒表面的表面羟基数量明显较多。可见,实施例1-14的纳米材料的ZnO纳米颗粒的表面具有较多的羟基,即实施例1-14的纳米材料的ZnO纳米颗粒的表面包覆有金属氢氧化物层。
由表四可知:相较于对比例1-4的光电器件,实施例6-14的光电器件100的电流效率及寿命明显较高。
以上对本申请实施例所提供的纳米材料进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (15)
1.一种纳米材料,其特征在于:所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。
2.如权利要求1所述的纳米材料,其特征在于:所述金属氢氧化物选自Mg(OH)2、Li OH及Ga(OH)3中的至少一种。
3.如权利要求1所述的纳米材料,其特征在于:所述纳米材料中,ZnO与金属氢氧化物中的金属离子的摩尔比的范围为(5:1)-(20:1)。
4.如权利要求1所述的纳米材料,其特征在于:所述金属氢氧化物层的厚度范围为0.5-5nm。
5.如权利要求1所述的纳米材料,其特征在于:所述ZnO纳米颗粒为掺杂型ZnO纳米颗粒,所述掺杂型ZnO纳米颗粒中的掺杂元素选自Mg、Li及Ga中的至少一种。
6.如权利要求5所述的纳米材料,其特征在于:所述掺杂型ZnO纳米颗粒中的掺杂元素的摩尔百分含量的范围为1-30%。
7.一种纳米材料的制备方法,包括如下步骤:
提供ZnO纳米颗粒及金属盐;
将所述ZnO纳米颗粒及金属盐溶于有机溶剂中,得到包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液,其中,所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,ZnO纳米颗粒的浓度范围为0.5-2mg/mL;
提供碱溶液,将所述碱溶液加入所述包含ZnO纳米颗粒的金属盐溶液中,得到反应液;
向所述反应液中加入沉淀剂,得到纳米材料,所述纳米材料包括ZnO纳米颗粒及包覆在所述ZnO纳米颗粒表面的金属氢氧化物层。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述ZnO与所述金属盐中的金属离子的摩尔比的范围为(5:1)-(20:1)。
9.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述金属盐选自镁盐、锂盐及镓盐中的至少一种,所述镁盐选自乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁及氯化镁中的至少一种;所述锂盐选自乙酸锂、硝酸锂、硫酸锂及氯化锂中的至少一种;所述镓盐选自乙酸镓、硝酸镓、硫酸镓及氯化镓中的至少一种。
10.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述碱溶液中的碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂、四甲基氢氧化铵、乙醇胺及乙二胺中的至少一种;和/或
所述碱溶液中的溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种;和/或
所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇、乙二醇单甲醚及二甲基亚砜中的至少一种。
11.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述金属盐溶液的温度为-25-0℃。
12.一种电子传输薄膜,其特征在于:所述电子传输薄膜中包括权利要求1-6任意一项所述的纳米材料,或者所述电子传输薄膜中包括由权利要求7-11任意一项所述的制备方法制得的纳米材料。
13.一种光电器件,包括层叠设置的阳极、发光层、电子传输层及阴极,其特征在于:所述电子传输层中包括权利要求1-6任意一项所述的纳米材料,或者所述电子传输层中包括由权利要求7-11任意一项所述的制备方法制得的纳米材料,或者所述电子传输层为权利要求12所述的电子传输薄膜。
14.如权利要求13所述的光电器件,其特征在于:所述阳极选自掺杂金属氧化物电极或复合电极,所述掺杂金属氧化物电极选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌、铝掺杂氧化镁、石墨烯及纳米碳管中的至少一种,所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS中的至少一种;和/或
所述发光层为有机发光层或量子点发光层,所述有机发光层的材料选自4,4'-双(N-咔唑)-1,1'-联苯:三[2-(对甲苯基)吡啶-C2,N)合铱(III)、4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺:三[2-(对甲苯基)吡啶-C2,N)合铱(III)、二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、发蓝色光的TBPe荧光材料、发绿色光的TTPA荧光材料、发橙色光的TBRb荧光材料及发红色光的DBP荧光材料中的至少一种,所述量子点发光层的材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种,所述核壳结构的量子点的核选自上述单一结构量子点中的任意一种,所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种;和/或
所述阴极选自Ag电极、Al电极、Ca电极、Ba电极、Au电极、Pt电极、Ag/IZO电极、IZO电极及合金电极的至少一种。
15.如权利要求13所述的光电器件,其特征在于:所述量子点为红色量子点CdZnSe/CdZnS/ZnS或绿色量子点CdZnSe/ZnSe/ZnS。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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