纳米材料及其制备方法、量子点发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米材料，所述纳米材料包括ZnO纳米材料和掺杂在ZnO晶格中的掺杂元素，且所述掺杂元素为Er元素和Yb元素。本发明专利技术提供的纳米材料，通过Er元素和Yb元素的共掺杂，提高了ZnO纳米材料的电子传输能力，用作量子点发光二极管的电子传输层时，能够促进电子-空穴在量子点发光层中有效地复合，进而降低激子累积对器件性能的影响，提高量子点发光器件的发光效率。器件的发光效率。器件的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
纳米材料及其制备方法、量子点发光二极管及其制备方法


[0001]本专利技术属于显示
，尤其涉及一种纳米材料及其制备方法，以及一种量子点发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体量子点具有量子尺寸效应，人们通过调控量子点的大小来实现所需要的特定波长的发光，如CdSe QDs的发光波长调谐范围可以从蓝光一直到红光。传统的无机电致发光器件中，电子和空穴分别从阴极和阳极注入，然后在发光层复合形成激子发光。近年来，无机半导体作为电子传输层成为比较热的研究内容。纳米ZnO和ZnS是宽禁带半导体材料，由于具有量子限域效应、尺寸效应和优越的荧光特性等优点而吸引了众多研究者的目光。因此，在近十几年里，ZnO和ZnS纳米材料已经在光催化、传感器、透明电极、荧光探针、二极管、太阳能电池和激光器等领域的研究中显示出了巨大的发展潜力。
[0003]ZnO是一种直接带隙的n型半导体材料，具有3.37eV的宽禁带和3.7eV的低功函，这种能带结构特点决定了ZnO可成为合适的电子传输层材料。元素掺杂ZnO可以改变半导体材料的电学、光学等性质，也可以进一步提高纳米材料的各种物理性能。对进行元素掺杂，能在一定程度上调节禁带宽度、导电性并增强透射率。可调的禁带宽度为器件提高性能提供了很好的条件，如量子点光发射二极管，量子点激光二极管等。但是目前，元素掺杂ZnO的来源单一，且大多元素掺杂ZnO通常在成膜工艺中直接制备获得，合成过程复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纳米材料及其制备方法，旨在解决掺杂ZnO来源单一，且制备方法复杂的问题。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种以上述纳米材料作为电子传输层材料的量子点发光二极管及其制备方法。
[0006]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：
[0007]本专利技术一方面提供一种纳米材料，所述纳米材料包括ZnO纳米材料和掺杂在ZnO晶格中的掺杂元素，且所述掺杂元素为Er元素和Yb元素。
[0008]本专利技术第二方面提供一种纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将锌盐、铒盐和镱盐溶于有机溶剂中，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液；
[0010]在所述混合溶液中加入碱，加热反应，制备Er元素和Yb元素共掺杂的氧化锌纳米材料，其中，所述碱选自在反应体系中能产生氢氧根离子的有机碱或无机碱。
[0011]本专利技术第三方面提供量子点发光二极管，包括相对设置的阴极和阳极，在所述阴极和所述阳极之间设置的量子点发光层，以及在所述阴极和所述量子点发光层之间设置的电子传输层，所述电子传输层的材料包括ZnO纳米材料和掺杂在ZnO晶格中的掺杂元素，且所述掺杂元素为Er元素和Yb元素。
[0012]本专利技术第四方面提供量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
[0013]提供基板；
[0014]将锌盐、铒盐和镱盐溶于有机溶剂中，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液；在所述混合溶液中加入碱，加热反应，制备前驱体溶液，其中，所述碱选自在反应体系中能产生氢氧根离子的有机碱或无机碱；
[0015]在所述基板表面沉积所述前驱体溶液后，进行退火处理，得到电子传输层。
[0016]本专利技术提供的纳米材料，包括ZnO纳米材料和掺杂在ZnO晶格中的Er元素和Yb元素。其中，Er元素掺杂可以提高材料的光电捕获能力，提高纳米材料的给电子能力；在此基础上，Yb
3+
能敏化Er
3+
，降低Er的能级跃迁难度，进一步提高Er
3+
对ZnO的给电子能力。此外，由于ZnO纳米材料的价带顶和导带底的位置分别由O原子的2p轨道和Zn原子的3d轨道决定，而Er
3+
和Yb
3+
具有丰富的4f电子。因此，Er元素和Yb元素掺杂进入ZnO晶格中后，将诱发分子轨道重新排布，使ZnO的导带底向真空能级方向移动，实现ZnO的禁带宽度由本征的3.40eV到4.50eV连续可调，从而使得所述纳米材料用作量子点发光二极管的电子传输层时，可以减小电子向量子点发光层的注入势垒，促进电子和空穴的注入平衡，提高器件发光效率，降低激子累积对器件性能的影响，最终提高QLEDs性能。
[0017]综上，本专利技术利用Er
3+
和Yb
3+
协同掺杂ZnO，对其禁带宽度、导电性等进行调节。综上，通过Er元素和Yb元素的共掺杂，调节ZnO纳米材料的禁带宽度、导电性等，从而提高了ZnO纳米材料的电子传输能力。所述纳米材料用作量子点发光二极管的电子传输层时，能够促进电子-空穴在量子点发光层中有效地复合，进而降低激子累积对器件性能的影响，提高量子点发光器件的发光效率。
[0018]本专利技术提供的纳米材料的制备方法，只需要将锌盐、铒盐和镱盐溶于有机溶剂中，然后加入碱反应即可获得。该方法操作简单，易于实现大规模制备。更重要的是，本专利技术提供的方法制备得到的纳米材料，能够提高电子传输能力，促进电子-空穴在量子点发光层中有效地复合，降低激子累积对器件性能的影响，提高量子点发光层性能。
[0019]本专利技术提供的量子点发光二极管，以上述的Er元素和Yb元素共掺杂的ZnO纳米材料作为电子传输层材料。由于Er元素和Yb元素共掺杂可以提高的ZnO纳米材料的给电子能力，对其禁带宽度、导电性等进行调节，因此，以上述的Er元素和Yb元素共掺杂的ZnO纳米材料作为电子传输层材料可以提高电子传输能力，促进电子-空穴在量子点发光层中有效地复合，进而降低激子累积对器件性能的影响，提高量子点发光层性能。
[0020]本专利技术提供的量子点发光二极管的制备方法，将锌盐、铒盐和镱盐与碱反应形成的前驱体溶液沉积在基板表面后进行退火处理，即可制备电子传输层。得到的电子传输层的材料为Er元素和Yb元素共掺杂的ZnO纳米材料，因此，本专利技术制备得到的量子点发光二极管能够提高电子传输能力，促进电子-空穴在量子点发光层中有效地复合，进而降低激子累积对器件性能的影响，提高量子点发光层性能。此外，该方法只需在常规的量子点发光二极管的制备方法基础上，变更电子传输层的材料即可，操作简单，且工艺成熟可靠。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些
附图获得其他的附图。
[0022]图1是本专利技术实施例提供的纳米材料的制备流程示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的量子点发光二极管的制备示意图。
具体实施方式
[0024]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。
[0025]在本专利技术的描述中，需要理解的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米材料，其特征在于，所述纳米材料包括ZnO纳米材料和掺杂在ZnO晶格中的掺杂元素，且所述掺杂元素为Er元素和Yb元素。2.如权利要求1所述的纳米材料，其特征在于，所述纳米材料由ZnO纳米材料和所述掺杂元素组成，且锌元素和所述掺杂元素的摩尔比为1:0.1～0.2。3.如权利要求1或2所述的纳米材料，其特征在于，所述Er元素和所述Yb元素的摩尔比为2～3:1。4.一种纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将锌盐、铒盐和镱盐溶于有机溶剂中，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液；在所述混合溶液中加入碱，加热反应，制备Er元素和Yb元素共掺杂的氧化锌纳米材料，其中，所述碱选自在反应体系中能产生氢氧根离子的有机碱或无机碱。5.如权利要求4所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液的步骤中，按照锌离子和掺杂元素离子的摩尔比为1:0.1～0.2的比例，将锌盐、铒盐和镱盐溶于有机溶剂中，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液。6.如权利要求5所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液的步骤中，按照Er元素和Yb元素的摩尔比为2～3:1的比例，将锌盐、铒盐和镱盐溶于有机溶剂中，制备锌盐、铒盐和镱盐的混合溶液。7.如权利要求4至6任一项所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中加入碱，加热反应的步骤中，锌离子、掺杂元素离子之和与所述碱提供的氢氧根离子的摩尔比为1:1.8～2.5。8.如权利要求7所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述碱选自氨水、氢氧化钾、氢氧化纳、氢氧化锂、乙醇胺、乙二醇、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺中的至少一种。9.如权利要求4至6、8任一项所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自有机醇。10.如权利要求9所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，在所述混合溶液中加入碱，加热反应的步骤中，所述加热处理在温度为60℃～80℃的条件下进行，且反应时间为2h～4h。11.如权利要求4至6、8、10任一项所述的纳米材料的制备方法，其特征在于，所述锌盐选自醋酸锌、硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、二水合乙酸锌中的至少一种；和/或所述铒盐选自硝酸铒、氯化铒、硫酸铒中的至少一种；所述镱盐选自硝酸镱、氯化镱、硫酸镱中的至少一种；和/或所述有...

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