一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用技术

本发明专利技术属于功能性纳米材料技术领域，具体涉及一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用。本申请的新型极性大带隙氧化锌量子点合成办法，通过控制反应物活性、反应时间以及配体，在室温下完成制备，该合成方法简单，其生成的氧化锌量子点带隙可达近4.0eV，可满足LED器件中电子传输层的性能要求；且氧化锌量子点分散液呈胶体状，清澈透明，可以均匀分散在特定极性溶剂中，稳定性良好，有利于氧化锌量子点的器件制备和工业化应用。量子点的器件制备和工业化应用。量子点的器件制备和工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用


[0001]本专利技术属于功能性纳米材料
，具体涉及一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用。

技术介绍

[0002]氧化锌是一种非常典型的半导体纳米材料，具有各种不同的表面形态结构，其在光电、热电、铁磁、铁电以及压电等诸多领域都有着独特的性能。尤其是在光电显示、光伏发电领域，氧化锌作为一种重要的电子传输层材料，具有广泛的发展潜力及应用空间，氧化锌作为一种宽禁带半导体材料被人们寄予了厚望。
[0003]氧化锌的禁带宽度为3.37eV，激子结合能为60meV，远远高于其他宽禁带半导体材料，理论上氧化锌激子在室温下也是非常稳定的，可以实现室温下或者更高温度下高效的激子受激发光，因此氧化锌在短波长光电显示领域有着极大的应用潜力，如紫蓝光发光二极管和激光器等等，可作为白光的起始材料。另外，在低维材料中，由于量子限域效应的存在，氧化锌会展现出更加优异的光电特性，特别是对于三维限制体系内的氧化锌量子点来说，其量子限域效应十分明显。
[0004]因此，氧化锌量子点广泛应用于新型太阳能电池、新型显示发光器件中，作为一种电子传输层或电子注入层材料，其性质对于器件的性能有重大影响。且带隙的大小决定了电子传输层导带和价带的位置。在理想的LED器件中，电子传输层和发光层的导带应该尽可能靠近彼此以提高电子注入的效率。同时，电子传输层的电离能(价带位置)应该大于发光层的电离能，从而阻挡空穴，将辐射复合发生限制在发光层，以提高量子点器件的内量子效率。大带隙的氧化锌量子点具有较浅的导带边缘位置，有利于电子由此注入发光层，同时具备较深的价带边缘位置，可以有效的阻挡发光层中的空穴。综上所述，研发大带隙电子传输层材料对于提高LED效率，尤其是发光层带隙较大的蓝光LED器件，将对市场产生重大影响。

技术实现思路

[0005]为了解决现有合成方法获得的氧化锌量子点带隙较小，导致器件的发光等性能较差等问题，本专利技术提供一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将锌有机盐、乙醇置于含有磁子的三口烧瓶中搅拌，加热，回流25
‑
35min，接着加入短链醇胺类溶剂，继续搅拌回流25
‑
35min，获得前驱体；
[0008]S2：将氢氧化锂、磁子置于甲醇中超声25
‑
35min，获得过饱和溶液；
[0009]S3：将步骤S1中的前驱体倒入至S2中的过饱和溶液中，在20
‑
35℃下以1200rpm的速度搅拌反应10
‑
100min，获得反应液；
[0010]S4：将步骤S3中的反应液离心分离，收集分离的上清液；接着往上清液中加入反溶剂，离心分离，获得固体物质；最后将固体物质分散于三氟乙醇中离心分离，取出上清液并
用0.45μm滤网过滤，即得到澄清的氧化锌量子点分散液。
[0011]进一步的，步骤S1中锌有机盐为二水合乙酸锌；所述短链醇胺类溶剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。
[0012]进一步的，步骤S1中锌有机盐与步骤S2中氢氧化锂的质量比为4
‑
6：1。
[0013]进一步的，步骤S1中锌有机盐与短链醇胺类溶剂的摩尔比为1:0.5
‑
2。
[0014]进一步的，步骤S1中加热回流温度为60
‑
90℃，时间为30min；再加入短链醇胺类溶剂后继续搅拌回流时间为30min。
[0015]进一步的，步骤S2中超声时间为30min；所述步骤S3中的反应时间为30min。
[0016]进一步的，步骤S4中反溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯中的一种或多种；所述反溶剂与上清液的体积比为3
‑
10:1；其中离心转速为8000rpm，时间为5
‑
20min。
[0017]一种新型极性大带隙氧化锌量子点的应用，将上述新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法中获得的氧化锌量子点分散液进行物理性能、光谱性能测试；其中，所述氧化锌量子点的带隙为3.95ev，直径为2.93nm；所述氧化锌量子点分散液在可见光以及365nm紫外光下呈透明状，在265nm紫外光下呈淡蓝色；在320nm激发光下的荧光发光峰为485nm，且荧光光峰发生蓝移。
[0018]进一步的，氧化锌量子点表面由短链醇胺类溶剂、锂离子配体共同钝化而成。
[0019]进一步的，氧化锌量子点呈胶体状均匀分散在极性溶剂。
[0020]本专利技术提供了一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，与传统氧化锌合成使用共沉积法，反应时间较长且生成物单分散性较差，其带隙在3.6ev左右相比，本方法的优势有以下几点：
[0021]1、本方法生成了超大带隙的ZnO量子点，比传统办法得到的量子点至少大0.3eV，较大的带隙意味着有较浅的导带底能级，满足LED器件中电子传输层的性能要求；
[0022]2、本方法生产的超大带隙ZnO量子点，可以呈胶体状均匀分散在极性溶剂中，这使得ZnO量子点可以采用液相处理工艺，如旋涂、刮涂、喷涂、打印等处理工艺，这有利于ZnO量子点的器件制备和工业化应用；
[0023]3、本方法制备的ZnO量子点透光良好，用作电子传输层对于可见光的吸收和遮蔽更弱，在LED器件中对于发光性能无不良影响；
[0024]4、本方法制备的ZnO量子点稳定性良好，在零下10度左右低温保存中两个月，也无明显变浑浊现象，依旧保持透明清澈；
[0025]5、本方法制备的ZnO量子点其带隙可以通过控制反应温度进行调控，简单易行。
附图说明
[0026]图1为新型极性大带隙氧化锌量子点的结构示意图；
[0027]图2为实施例一的新型极性大带隙氧化锌量子点分散液在265nm紫外光下的荧光图；
[0028]图3为实施例二的新型极性大带隙氧化锌量子点分散液在265nm紫外光下的荧光图；
[0029]图4为对比实施例的氧化锌量子点在265nm紫外光下的荧光图；
[0030]图5为新型极性大带隙氧化锌量子点分散液的紫外可见光吸收谱的Tauc Plot曲
线；
[0031]图6为新型极性大带隙氧化锌量子点在320nm激发光下的荧光光谱曲线；
[0032]图7为新型极性大带隙氧化锌量子点透射电子显微镜图；
[0033]图8为不同反应时间对新型极性大带隙氧化锌量子点性能的影响。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0035]一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，包括以下步骤：
[0036]S1：将锌有机盐、乙醇置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将锌有机盐、乙醇置于含有磁子的三口烧瓶中搅拌，加热，回流25
‑
35min，接着加入短链醇胺类溶剂，继续搅拌回流25
‑
35min，获得前驱体；S2：将氢氧化锂、磁子置于甲醇中超声25
‑
35min，获得过饱和溶液；S3：将步骤S1中的前驱体倒入至S2中的过饱和溶液中，在20
‑
35℃下以1200rpm的速度搅拌反应10
‑
100min，获得反应液；S4：将步骤S3中的反应液离心分离，收集分离的上清液；接着往上清液中加入反溶剂，离心分离，获得固体物质；最后将固体物质分散于三氟乙醇中离心分离，取出上清液并用0.45μm滤网过滤，即得到澄清的氧化锌量子点分散液。2.根据权利要求1所述的新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，其特征在于：所述步骤S1中锌有机盐为二水合乙酸锌；所述短链醇胺类溶剂包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，其特征在于：所述步骤S1中锌有机盐与短链醇胺类溶剂的摩尔比为1:0.5
‑
2。4.根据权利要求1所述的新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法，其特征在于：所述步骤S1中锌有机盐与步骤S2中氢氧化锂的质量比为4
‑
6：1。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：付予昂，张楠林，
申请(专利权)人：阳明量子科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：