[发明专利]一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

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，本发明提供一种新型极性大带隙氧化锌量子点合成方法与应用。

为实现上述目的，本发明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：

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。

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。

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。

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。

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。