电子传输材料及制备方法、光电器件技术

本申请属于光电器件技术领域，尤其涉及一种电子传输材料，所述电子传输材料具有核壳结构包括：ZnO核，以及包覆所述ZnO核的ZrO2壳层。本申请电子传输材料具有核壳结构，宽带隙半导体ZrO2壳层，可提高了核壳结构纳米晶复合材料的稳定性，有利于电子的传输。同时，当电子传输材料应用于光电器件时，ZrO2的宽带隙可以有效的阻挡空穴从发光层传输到阳极，从而使电子和空穴在发光层中有更高的复合效率。并且，ZrO2壳层可以填补ZnO表面的氧空位，减少ZnO表面的氧空位，从而降低ZnO表面氧缺陷的形成，减少电子空穴对的辐射组合，提高电子传输性能，增强器件的发光效率。器件的发光效率。器件的发光效率。

【技术实现步骤摘要】
电子传输材料及制备方法、光电器件


[0001]本申请属于光电器件
，尤其涉及电子传输材料、其制备方法和光电器件。

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。在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。
[0003]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、TiO2、ZrO2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，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。纳米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纳米ZnO可成为合适的电子传输层材料。同时，纳米ZnO良好的导电性、高可见光透过率、优异的水氧稳定性以及成熟的制备工艺，使其在光催化、传感器、透明电极、荧光探针、二极管、太阳能电池、激光器等领域的研究中显示出了巨大的发展潜力。
[0004]然而，目前纳米ZnO、ZnS等半导体材料往往结晶性较差且表面存在大量的活性基团以及表面缺陷态，容易引起光电流的损失，降低了纳米ZnO、ZnS等半导体材料的导电性能和电子传输性，导致造成器件性能降低能。因此，ZnO、ZnS等半导体材料，在光电器件电子传输层中的应用性能还有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供电子传输材料、其制备方法和光电器件，旨在一定程度上解决现有纳米ZnO半导体材料的导电性能和电子传输性差的问题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种电子传输材料，所述电子传输材料具有核壳结构包括：ZnO核，以及包覆所述ZnO核的ZrO2壳层。
[0008]根据上述电子传输材料，包覆在ZnO核外表面的ZrO2壳层有更宽的禁带，可提高了核壳结构纳米晶材料的稳定性，有利于电子的传输。并且，可以有效的阻挡空穴从发光层传输到阳极，减少电子与空穴在电子功能层的无效复合。同时，ZrO2壳层可以填补ZnO表面的氧空位，降低ZnO表面氧缺陷，减少电子空穴对的辐射组合，提高电子传输性能，增强器件的发光效率。
[0009]第二方面，本申请提供一种电子传输材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]获取氧化锌纳米材料；
[0011]获取第一锆盐，将所述第一锆盐和所述氧化锌纳米材料溶解在第一有机溶剂中，添加第一碱性物质进行反应，得到电子传输材料。
[0012]根据上述电子传输材料的制备方法，工艺简单，灵活可控，通过在ZnO核外表面包
覆ZrO2壳层，提高了电子传输材料的稳定性，减少电子空穴对的辐射组合，提高电子传输性能，提高发光层中电子与空穴的复合效率，从而增强器件的发光效率。
[0013]第三方面，本申请提供一种光电器件，所述光电器件包括相对设置的阳极、阴极和结合在所述阳极和所述阴极之间的发光单元，所述发光单元包括发光层和电子传输层，所述电子传输层设置在所述发光层与所述阴极之间；其中，所述电子传输层包含有上述的电子传输材料，或者包含有上述方法制备的电子传输材料，或者包含有上述的电子传输薄膜。
[0014]根据上述光电器件，由于电子传输层中包含有上述具有优异导电性能和电子传输性能的电子传输材料或者电子传输薄膜，因而，提高了光电器件电子传输效率；并且能够阻挡空穴从发光层传输到阳极，避免电子与空穴在电子功能层的无效复合，提高了发光层中电子与空穴复合效率，提高了器件的发光效率。
附图说明
[0015]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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请实施例提供的电子传输材料的制备方法的流程示意图；
[0017]图2是本专利技术实施例提供的一种正型构型的发光器件。
[0018]图3是本专利技术实施例提供的一种反型构型的发光器件。
具体实施方式
[0019]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。
[0020]本申请实施例第一方面提供一种电子传输材料，电子传输材料具有核壳结构包括：ZnO核，以及包覆在ZnO核外表面的ZrO2壳层。
[0021]本申请第一方面提供的电子传输材料具有核壳结构，一方面，以宽带隙半导体ZrO2(约5.0eV)作为壳层，包覆带隙相对较窄的半导体ZnO(约3.4eV)纳米颗粒，提高了核壳结构纳米晶复合材料的稳定性，有利于电子的传输。另一方面，当电子传输材料应用于光电器件时，ZrO2的宽带隙，可以有效的阻挡空穴从发光层传输到阳极，从而使电子和空穴在发光层中有更高的复合效率。再一方面，ZrO2壳层可以填补ZnO表面的氧空位，减少ZnO表面的氧空位，从而降低ZnO表面氧缺陷的形成，减少电子空穴对的辐射组合，提高电子传输性能，增强器件的发光效率。
[0022]在一些实施例中，ZnO核中掺杂有第二金属，此时复合材料的内核为ZnAO
x
，A为第二金属，第二金属的离子价态为+3～+4。本申请实施例掺杂的第二金属具有高价态，能够占据ZnO核晶格中Zn
2+
的位置。第二金属的价电子中有两个与氧结合形成饱和键，其余电子从杂质原子上分离出去，形成多余的价电子。此电子的能级位于能隙中稍低于导带底处，在常温下，就能获得足够的能量跃迁到导带上成为自由电子，在外加电场作用下定向运动而导电，提高本征ZnO的导电性能。
[0023]在一些实施例中，第二金属选自：钛、锡、铁、锆、钇中的至少一种，这些第二金属的价态为+3～+4，具有高价态，同时这些金属元素对应的金属氧化物具有一定的导电性，有利于提高材料的导电性能。
[0024]在一些具体实施例中，ZnO核中掺杂Ti
4+
，此时材料中内核为ZnTiO
x
，氧化钛本身就是优良的电子传输材料，有较高的电子迁移率，进一步提高了本体ZnO的电子传输性能；且钛的原子半径与锌的原子半径较接近，容易进行有效的掺杂。当ZnO掺入Ti时，掺入的Ti原子以Ti
4+
的方式发生固溶，Ti
4+
占据了晶格中Zn
2+
的位置，Ti的四个价电子中有两个与氧结合形成饱和键，两个电子从杂质原子上分离出去，形成了2个多余的价电子，此电子的能级位于能隙中稍低于导带底处，在常温下，就能获得足够的能量跃迁到导带上成为自由电子，在外加电场作用下定向运动而导电，提高本征ZnO的导电性能。
[0025]在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子传输材料，其特征在于，所述电子传输材料具有核壳结构，所述核壳结构包括：ZnO核，以及包覆所述ZnO核的ZrO2壳层。2.如权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，所述ZrO2壳层的厚度为2纳米～3纳米；和/或所述ZnO核的粒径为4纳米～8纳米。3.如权利要求1或2所述的电子传输材料，其特征在于，所述ZnO核中掺杂有第二金属，所述第二金属的价态为+3～+4。4.如权利要求3所述的电子传输材料，其特征在于，所述第二金属选自：钛、锡、铁、锆、钇中的至少一种；和/或所述掺杂有第二金属的ZnO核中，锌元素与第二金属元素的摩尔比为1：(0.05～0.2)。5.一种电子传输材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：获取氧化锌纳米材料；获取第一锆盐，将所述第一锆盐和所述氧化锌纳米材料溶解在第一有机溶剂中，添加第一碱性物质进行反应，得到所述电子传输材料。6.如权利要求5所述的电子传输材料的制备方法，其特征在于，获取氧化锌纳米材料的步骤包括：将第一锌盐与第二碱性物质溶解在第二有机溶剂中，在温度为60～80℃的条件下反应2～4小时，分离得到氧化锌纳米材料；或者获取氧化锌纳米材料的步骤包括：将第二锌盐、第二金属盐和第三碱性物质溶解在第三有机溶剂中，在温度为60～80℃的条件下反应2～4小时，分离得到掺杂有第二金属的氧化锌纳米材料；所述第二金属的价态为+3～+4；和/或，添加第一碱性物质进行反应的条件包括：在温度为60～80℃的条件下反应2～4小时。7.如权利要求6所述的电子传输材料的制备方法，其特征在于，所述第一锌盐与所述第二碱性物质溶解在所述第二有机溶剂后的反应体系中，溶液的总物质量浓度为0.5mol/L～1mol/L，所述第一锌盐与所述第二碱性物质的摩尔比为1：(1.8～2.5)；和/或所述第二锌盐、所述第二金属盐和所述第三碱性物质溶解在所述第三有机溶剂后的反应体系中，溶液的总物质量浓度为0.5mol/L～1mol/L，所述第二锌盐和所述第二金属盐的摩尔总量与所述第三碱...

【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科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：