[发明专利]一种氧化锌‑氧化镁核壳量子点发光二极管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光材料与器件制备方法技术领域，具体涉及一种氧化锌-氧化镁核壳量子点发光二极管的制备方法。

背景技术

近年来，随着半导体等产业的高速发展，对用于短波长光电器件的需求与日俱增，宽禁带半导体材料的研究开发受到世界各国的广泛重视，并且量子点器件也不断开拓。其中作为新型宽禁带半导体材料的ZnO-MgO核壳量子点引起了学者的注意，它具备宽禁带且与GaN相似的晶格结构、相似的光电性能。而且在如下等方面具有比GaN更为优越的优势：(1)氧化锌本身激子复合能高达60meV，在室温下可以产生很强的光致激子紫外发射，有利于研制高效率二极管或短波长光电器件。(2)多种合成方式，可以很容易的应用到其他材料器件中。(3)ZnO量子点薄膜的生长以及退火温度较低，远低于GaN的生长温度。(4)地球丰富的锌资源，成本低廉，环境友好，属于绿色无污染材料。

另外，通过包覆宽禁带的MgO壳层也有效改善ZnO量子点的缺陷，增强其近带边发光效率，延长其室温下使用寿命。而且采用本结构制备的器件没有使用重金属，也实现了无硒化镉量子点重金属带来的环境危害等优势。

但是，由于很难找到合适的p型材料与ZnO-MgO核壳量子点匹配，使得很多研究都停留在对量子点的合成以及对其晶格缺陷处理上，亦或是停留在传统的ZnO材料与传统p型材料，例如GaN，P-Si，P-SiC等上。所以，制备出性能优良的核壳量子点却无法应用成了当前领域的难题之一。

目前流行的量子点发光二极管多采用重金属材料，常见的就是CdSe材料，但仅仅将ZnO材料作为电子传输材料。例如，浙江大学彭笑刚课题组发表在《Nature》上的关于CdSe量子点发光二极管的制备，其提出的新型高效的结构源于对空穴向阴极传输的控制，提高电子空穴复合几率。值得借鉴其思路，采用能带较宽的n型量子点材料，与合适的空穴传输材料构造无重金属核壳量子点发光二极管。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种氧化锌-氧化镁核壳量子点发光二极管的制备方法，能够解决ZnO-MgO核壳量子点在发光二极管应用上的难题，满足无镉无重金属等量子点发光二极管的紧迫需求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种氧化锌-氧化镁核壳量子点发光二极管的制备方法：在镀有ITO电极的玻璃基板上依次涂覆PEDOT：PSS、聚乙烯基咔唑、氧化锌-氧化镁核壳量子点等材料，每层材料涂覆后均进行退火处理，最后在氧化锌-氧化镁核壳量子点层上镀铝电极，制得氧化锌-氧化镁核壳量子点发光二极管。

优选的：所述涂覆的方式为旋涂，旋涂的转速为500-4000rpm，旋涂时间为30-60s。

优选的：所述氧化锌-氧化镁核壳量子点的制备方法如下：

步骤a：将二水乙酸锌和一水氢氧化锂在乙醇溶液中混合，加热53℃反应；

步骤b：向步骤a制得的溶液中加入四水乙酸镁进行包壳反应；

步骤c：对步骤b制得的溶液进行提纯，制得氧化锌-氧化镁核壳量子点溶液，所述包壳反应的包壳时间大于24h。

优选的：所述各层材料的涂覆过程均在大气氛围下进行。

优选的：所述退火处理在大气氛围下进行，退火温度为70至200℃，退火时间为10min至1h。

本发明的有益效果是：

1、将核壳量子点ZnO-MgO作为n型材料，与PVK构成有机-无机pn结实现更高效率的激子复合，得到明亮白光光源。

2、完成了ZnO-MgO核壳量子点在发光器件上的应用，成功实现了ZnO-MgO核壳量子点的近带边紫外发光。

3、采用无重金属量子点材料在大气氛围下利用旋涂机旋涂溶液方式制备器件，不仅绿色可持续，而且制备成本极低，有利于器件的产业化。

附图说明

图1为氧化锌-氧化镁量子点发光二极管的原型器件结构示意图；

图2为原型器件能带图；

图3为实施例1氧化锌-氧化镁量子点发光二极管的原型器件的电致发光光谱；

图4为实施例1氧化锌-氧化镁量子点发光二极管的原型器件的14v下电致发光光谱发光峰拟合图；

图中标号：1、玻璃基板；2、ITO电极；3、PEDOT:PSS层；4、PVK薄膜层；5、ZnO-MgO核壳量子点层；6、铝电极。

具体实施方式