复合材料及其制备方法和量子点发光二极管技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和量子点发光二极管。所述复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔。将氮掺杂石墨炔分散在p型金属氧化物纳米颗粒中，形成的复合材料用于空穴传输材料，可以提高空穴传输效率，从而提高器件的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
复合材料及其制备方法和量子点发光二极管
本专利技术属于材料
，具体涉及一种复合材料及其制备方法和量子点发光二极管。
技术介绍
量子点发光二极管(QLED)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，而目前限制QLED大规模商业应用的主要问题在于其器件寿命较低以及稳定性较差，其中最主要的问题在于器件结构中的空穴注入层、空穴传输层效率太低，无法与电子传输效率平衡。目前，空穴传输层材料的传输性能普遍远低于电子传输层，器件的电荷传输难以达到平衡，电子容易在电子层堆积甚至越过量子点发光层直接到达空穴层复合，导致发光效率低下。PEDOT：PSS(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸)是具有高透光率、高功函数的优秀导电材料，是目前最常用的QLED空穴注入层材料，然而大量研究表明，PEDOT:PSS具有酸性和易吸水等特点，容易腐蚀电极、破坏器件稳定性。而金属氧化物空穴传输材料性质和使用寿命更为稳定，但空穴传输效率一般较低。石墨炔是一种具有天然直接带隙，拥有媲美石墨烯材料导电性能，以及在室温下即拥有比石墨烯更大的本征空穴迁移率(达4.29×105cm2·V-1·s-1)的优秀半导体碳材料，在半导体材料领域具有极高的应用潜力，经改性后可用于提高空穴传输材料性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种复合材料及其制备方法和量子点发光二极管，旨在解决现有空穴传输材料的空穴传输效果不理想的技术问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供一种复合材料，所述复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔。本专利技术提供的复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔，氮原子可以以sp-N取代炔键碳原子的形式掺杂进入石墨炔结构中，经过氮掺杂改性后，由于氮原子半径小于碳原子，因此和石墨炔相比，氮掺杂石墨炔的平面间隔有所降低，可以进一步提高石墨炔平面间的电荷传输性能；将氮掺杂石墨炔分散在p型金属氧化物纳米颗粒中，形成的复合材料用于空穴传输材料，可以提高空穴传输效率，从而提高器件的发光效率。本专利技术另一方面提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：提供氮掺杂石墨炔和p型金属氧化物；将所述氮掺杂石墨炔与p型金属氧化物溶于溶剂中，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液沉积在基底上，得到所述复合材料。本专利技术提供的复合材料的制备方法，直接将氮掺杂石墨炔与p型金属氧化物溶于溶剂中，然后沉积在基底上退火即得到。该制备方法工艺简单、成本低，最终得到复合材料可以显著提高电荷传输性能，将其用于空穴传输材料，可以提高空穴传输效率，从而提高器件的发光效率。最后，本专利技术提供一种量子点发光二极管，包括阳极、阴极以及位于所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，所述阳极和所述量子点发光层之间还设置有空穴传输层，所述空穴传输层的材料为本专利技术所述的复合材料。本专利技术的量子点发光二极管中的空穴传输层由本专利技术特有的复合材料组成，因此，该器件可以提高空穴传输效率，具有很好的发光效率。附图说明图1为本专利技术实施例的复合材料的制备方法流程图。图2为本专利技术实施例4的量子点发光二极管的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面，本专利技术实施例提供了一种复合材料，所述复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔。本专利技术实施例提供的复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔，氮原子可以以sp-N取代炔键碳原子的形式掺杂进入石墨炔结构中，经过氮掺杂改性后，由于氮原子半径小于碳原子，因此和石墨炔相比，氮掺杂石墨炔的平面间隔有所降低，可以进一步提高石墨炔平面间的电荷传输性能；将氮掺杂石墨炔分散在p型金属氧化物纳米颗粒中，形成的复合材料用于空穴传输材料，可以提高空穴传输效率，从而提高器件的发光效率。石墨炔(GDY)在室温下即拥有很高的本征空穴迁移率(达4.29×105cm2·V-1·s-1)，是一种优秀半导体碳材料，极具应用潜力。sp-N掺杂石墨炔，可以进一步提高石墨炔平面间的电荷传输性能。本专利技术实施例提供的复合材料作为空穴传输材料，其主材料为禁带宽度在4.0eV左右、空穴传输性能良好的金属氧化物材料，通过加入氮掺杂石墨炔后可以明显提高其电荷传输性能，达到提高QLED器件发光效率的效果。在本专利技术一有效实施例中，所述氮掺杂石墨炔中的氮原子与所述p型金属氧化物纳米颗粒结合。氮原子的掺入产生了大量的杂原子缺陷和活性中心，在后续与p型金属氧化物颗粒混合时可以形成配位位点，即N原子与金属氧化物形成配位键连接，达到连接金属颗粒-颗粒间电荷传输的效果，成膜后可进一步提高氮掺杂石墨炔-金属氧化物混合材料的空穴传输效率。进一步地，本专利技术实施例提供的复合材料中，所述氮掺杂石墨炔中，被氮取代的炔键(即sp-N键)的数量比为10-50％；即100个炔键中，有10-50个炔键被氮取代，在该比例下的氮掺杂石墨炔最为稳定，且可以保证N原子以sp-N取代炔键C原子。优选地，所述氮掺杂石墨炔的粒径为1-10nm。进一步地，所述氮掺杂石墨炔选自氮掺杂石墨炔纳米微球、氮掺杂石墨炔纳米线、氮掺杂石墨炔纳米棒和氮掺杂石墨炔纳米锥中的至少一种；在本专利技术一实施例中，可以对应由石墨炔纳米微球(包括石墨炔纳米空心球)、石墨炔纳米线、石墨炔纳米棒、石墨炔纳米锥经氮掺杂后得到。或者，所述氮掺杂石墨炔选自氮掺杂α-石墨炔、氮掺杂β-石墨炔、氮掺杂γ-石墨炔、氮掺杂δ-石墨炔和氮掺杂6,6,12-石墨炔中的至少一种，在本专利技术一实施例中，可以对应由α-石墨炔(α-GY)、β-石墨炔(β-GY)、γ-石墨炔(γ-GY)、δ-石墨炔(δ-GY)，6,6,12-石墨炔(6,6,12-GY)经氮掺杂后得到。进一步地，所述p型金属氧化物纳米颗粒与所述氮掺杂石墨炔的质量比为100：(2-10)。更进一步地，所述p型金属氧化物纳米颗粒选自氧化镍纳米颗粒、氧化钼纳米颗粒、氧化钒纳米颗粒和氧化钨纳米颗粒中的至少一种。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种复合材料的制备方法，如图1所示，包括如下步骤：S01：提供氮掺杂石墨炔和p型金属氧化物；S02：将所述氮掺杂石墨炔与p型金属氧化物溶于溶剂中，得到前驱体溶液；S03：将所述前驱体溶液沉积在基底上，得到所述复合材料。本专利技术实施例提供的复合材料的制备方法，直接将氮掺杂石墨炔与p型金属氧化物溶于溶剂中，然后沉积在基底上退火即得到。该制备方法工艺简单、成本低，最终得到复合材料可以显著提高电荷传输性能，将其用于空穴传输材料，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括p型金属氧化物纳米颗粒和分散在所述p型金属氧化物纳米颗粒中的氮掺杂石墨炔。


2.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔中的氮原子与所述p型金属氧化物纳米颗粒结合。


3.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔中的氮原子以sp-N键取代炔键碳原子的形式掺杂进入石墨炔结构中。


4.如权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔中，被氮取代的炔键的数量比为10-50％；和/或，
所述p型金属氧化物纳米颗粒与所述氮掺杂石墨炔的质量比为100：(2-10)。


5.如权利要求1所述的空穴传输材料，其特征在于，所述氮掺杂石墨炔的粒径为1-10nm；和/或，
所述氮掺杂石墨炔选自氮掺杂石墨炔纳米微球、氮掺杂石墨炔纳米线、氮掺杂石墨炔纳米棒和氮掺杂石墨炔纳米锥中的至少一种；和/或，
所述氮掺杂石墨炔选自氮掺杂α-石墨炔、氮掺杂β-石墨炔、氮掺杂γ-石墨炔、氮掺杂δ-石墨炔和氮掺杂6,6,12-石墨炔中的至少一种；和/或，
所述p型金属氧化物纳米颗粒选自氧化镍纳米颗粒、氧化钼纳米颗粒、氧化钒纳米颗粒和氧化钨纳米颗粒中的至少一种。


6.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供氮掺杂石...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴劲衡，吴龙佳，何斯纳，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44