一种功函数可调的空穴传输材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种功函数可调的空穴传输材料及其制备方法和应用，所述空穴传输材料为包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的纳米复合材料膜。其中，可以通过调整所述电子受体化合物在所述纳米复合材料膜中的含量来调整所述空穴传输材料的功函数。在本发明专利技术的制备方法中，仅需要将包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的分散液涂覆在衬底上即可，而不需要对衬底进行预处理，也不需要对膜进行后处理。所述膜可以应用于光电器件充当空穴传输层以传输空穴，有助于光电子器件的高性能。通过使用本发明专利技术的NiOx:电子受体纳米复合材料基膜的空穴传输层也有助于实际光电器件的简单且低成本的制造。

A hole transporting material with adjustable work function and its preparation method and Application

The invention provides a cavity transfer material with adjustable work function and a preparation method and application. The hole transmission material is a nano composite membrane containing compound nickel oxygen compound and electron acceptor compound. The work function of the hole transporting material can be adjusted by adjusting the content of the electron acceptor compound in the nano composite film. In the preparation method of the invention, only the dispersions containing the compound nickel oxide compound and the electron acceptor compound are coated on the substrate, without the need for the preprocessing of the substrate or the post processing of the film. The film can be applied to the photoelectric device as a hole transport layer to transmit holes, which is conducive to the high performance of optoelectronic devices. By using the hole transport layer of the NiOx: electron acceptor nanocomposite base film, the invention also contributes to the simple and low-cost fabrication of the actual photoelectric device.

【技术实现步骤摘要】
一种功函数可调的空穴传输材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及光电学，更具体地涉及一种功函数可调的空穴传输材料及其制备方法和包含该膜的光电器件。
技术介绍
空穴传输层(HTL)是有机光电器件中的重要组成部分。在常规光电器件中形成空穴传输层的薄膜期间，为了实现良好的表面能匹配和合格的属性，有必要进行透明导电衬底的预处理和HTL的后处理。例如，最常用的HTL材料水溶性聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)面临着湿润原始基材的问题。因此，衬底需要进行紫外-臭氧(UVO)或氧等离子体处理，以实现与水基PEDOT:PSS溶液良好的表面能匹配。此外，PEDOT:PSS在成膜之后需要热处理以除去残留的水；否则，如果不立即使用样品，仍然会重新吸水。同时，近几年已出现了各种有机给体材料，它们通常具有不同的最高占据分子轨道(HOMO)值。研究最多的聚(3-己基噻吩)(P3HT)具有约5.00eV的HOMO能级。作为另一个实例，基于交替的苯并[1,2-b；4,5-b']二噻吩(BDT)和噻吩并[3,4-b]噻吩(TT)构建单元骨架的共轭聚合物具有从5.07eV(PBDTTT-C)到5.33eV(PBDT-TS1)的HOMO值。由于HTL的功函数(WF)与给体的HOMO的匹配对于防止界面处的能量损失是非常重要的问题，所以亟需开发WF可调的膜(例如用作HTL)。这需要有助于推进技术需求和工业应用的新方法和设备。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种功函数可调的膜，其用作光电器件的空穴传输层(HTL)以传输空穴。根据本专利技术的第一方面，提供了一种功函数可调的空穴传输材料，所述空穴传输材料为包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的纳米复合材料膜。根据本专利技术提供的空穴传输材料，其中，基于所述空穴传输材料的重量，所述复合镍氧化合物的含量可以为90～100wt％，所述电子受体化合物的含量可以为0～10wt％，优选地，所述复合镍氧化合物的含量为90～99wt％，所述电子受体化合物的含量为1～10wt％。根据本专利技术提供的空穴传输材料，其中，所述复合镍氧化合物为NiO与选自Ni2O3、NiOOH和Ni(OH)2的一种或多种化合物组成的复合物。在本申请中，为了便于描述，将所述复合镍氧化合物记作NiOx。在一种优选的实施方案中，所述复合镍氧化合物为NiO与Ni2O3和NiOOH组成的复合物。在该优选的实施方案中，所述镍氧化合物中的NiO、Ni2O3和NiOOH的摩尔比可以为1:(0.2～0.4):(0.4～0.6)；Ni:O的原子比可以为1:(1.1～1.5)。根据本专利技术提供的空穴传输材料，其中，所述电子受体化合物可以具有化学通式Fx-TCNQ，其中x＝0、1、2、3或4，TCNQ为7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷。特别地，所述电子受体化合物可以选自7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ)、2-氟-7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷(F1-TCNQ)、2,3-(2,3-F2-TCNQ)、2,5-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,5-F2-TCNQ)、2,6-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,6-F2-TCNQ)、2,3,5-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,3,5-F3-TCNQ)、2,3,6-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,3,6-F3-TCNQ)、2,5,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,5,6-F3-TCNQ)，3,5,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(3,5,6-F3-TCNQ)和2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)。在本申请中，为了便于描述，用符号“:”表示两种材料的复合，例如“NiOx:F4-TCNQ膜”表示NiOx与F4-TCNQ两种材料复合形成的膜。根据本专利技术的第二方面，提供了一种功函数可调的空穴传输材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)通过溶剂热合成法制备复合镍氧化合物纳米颗粒；(2)将复合镍氧化合物纳米颗粒和电子受体化合物分散到醇溶剂中并进行超声波处理以形成分散液；和(3)将所述分散液涂覆到衬底上并除去所述醇溶剂，以在衬底上形成包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的纳米复合材料膜。在本专利技术的一种示例性实施方案中，所述步骤(1)包括：将乙酰丙酮镍与叔丁醇混合后在高温反应釜内在150～500℃下密封反应2～120小时，得到镍氧化合物纳米颗粒。其中，乙酰丙酮镍在叔丁醇中的浓度可以为0.005～0.01mg/ml，反应釜容积可以为10～1000ml，反应温度可以为200～250℃，反应时间可以为10～48小时。根据本专利技术提供的制备方法，其中，在步骤(2)所述的分散液中，复合镍氧化合物的浓度可以为2～10mg/ml，所述电子受体化合物的浓度可以为0～1mg/ml，优选为0.001～1mg/ml。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述电子受体化合物可以具有化学通式Fx-TCNQ，其中x＝0、1、2、3或4，TCNQ为7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷。特别地，所述电子受体化合物可以选自7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ)、2-氟-7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷(F1-TCNQ)、2,3-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,3-F2-TCNQ)、2,5-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,5-F2-TCNQ)、2,6-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,6-F2-TCNQ)、2,3,5-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,3,5-F3-TCNQ)、2,3,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,3,6-F3-TCNQ)、2,5,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(2,5,6-F3-TCNQ)，3,5,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(3,5,6-F3-TCNQ)和2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷(F4-TCNQ)。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述醇溶剂可以具有化学通式CnH2n+1OH，其中n为1～4的整数。亿选地，所述醇溶剂为甲醇(CH3OH)、乙醇(C2H5OH)、丙醇(C3H7OH)和丁醇(C4H9OH)中的一种或多种。根据本专利技术提供的制备方法，其中，所述衬底可以是玻璃、硅、氧化铟锡(ITO)涂覆的玻璃、氟掺杂的氧化锡(FTO)涂覆的玻璃，或涂覆有其它半导体材料的玻璃。在一些示例性实施方案中，所述衬底为ITO涂布的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、ITO涂布的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、ITO涂布的聚酰亚胺(PI)、FTO涂布的PET、FTO涂布的PEN和FTO涂布的PI，或涂覆有其它半导体材料的衬底。根据本专利技术提供的制备方法，其中，通过调整所述电子受体化合物在所述纳米复合材料膜中的含量来调整所述空穴传输材料的功函数。在本专利技术的制备方法中，仅需要用所述分散液涂覆在衬底上即可，而不需要对衬底进行预处理，也不需要对膜进行后处理。在这方面，现有技术中的预处理通常包括紫外-臭氧(UVO)处理或氧等离子体处理；后处理通常为UVO处理、氧等离子体处理或退火。此外，本专利技术采用的涂覆方法可以为流延旋涂、刮刀涂布、喷墨印刷、喷涂和辊对辊涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功函数可调的空穴传输材料，所述空穴传输材料为包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的纳米复合材料膜。

【技术特征摘要】
2017.01.11 US 15/4038551.一种功函数可调的空穴传输材料，所述空穴传输材料为包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的纳米复合材料膜。2.根据权利要求1所述的空穴传输材料，其中，基于所述空穴传输材料的重量，所述复合镍氧化合物的含量为90～100wt％，所述电子受体化合物的含量为0～10wt％，优选地，所述复合镍氧化合物的含量为90～99wt％，所述电子受体化合物的含量为1～10wt％。3.根据权利要求1或2所述的空穴传输材料，其中，所述复合镍氧化合物为NiO与选自Ni2O3、NiOOH和Ni(OH)2的一种或多种化合物组成的复合物，优选地，所述复合镍氧化合物为NiO与Ni2O3和NiOOH组成的复合物。4.根据权利要求3所述的空穴传输材料，其中，所述镍氧化合物中的NiO、Ni2O3和NiOOH的摩尔比为1:(0.2～0.4):(0.4～0.6)；Ni:O的原子比为1:(1.1～1.5)。5.根据权利要求1所述的空穴传输材料，其中，所述电子受体化合物具有化学通式Fx-TCNQ，其中x＝0、1、2、3或4，TCNQ为7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷，优选地，所述电子受体化合物选自7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷、2-氟-7,7,8,8-四氰基对苯醌二甲烷、2,3-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷、2,5-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷、2,6-二氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷、2,3,5-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷、2,3,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷、2,5,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷，3,5,6-三氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷和2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷中的一种或多种。6.一种功函数可调的空穴传输材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)通过溶剂热合成法制备复合镍氧化合物纳米颗粒；(2)将复合镍氧化合物纳米颗粒和电子受体化合物分散到醇溶剂中并进行超声波处理以形成分散液；和(3)将所述分散液涂覆到衬底上并除去所述醇溶剂，以在衬底上形成包含复合镍氧化合物和电子受体化合物的纳米复合材料膜。7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述步骤(1)包括：将乙酰丙酮镍与叔丁醇混合后在高温反应釜内在150～500℃下密封反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡植豪，成佳淇，
申请(专利权)人：香港大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81