[发明专利]氧化锌纳米晶体、氧化锌纳米晶体组合物、其制备方法和电致发光器件

说明书

本发明提供了一种氧化锌纳米晶体、氧化锌纳米晶体组合物、其制备方法和电致发光器件。该氧化锌纳米晶体包括氧化锌纳米晶主体和表面配体，该表面配体包括一种或多种巯基醇配体，巯基醇配体具有如下结构式：‑S‑R‑OH，其中，R代表直链烷基链或支链烷基链。S元素与Zn元素的配位能力要强于O元素，因此，选择巯基醇来对氧化锌纳米晶表面Zn元素初始的羧酸根和氢氧根进行配体交换，最终形成表面为Zn‑S‑ROH的氧化锌纳米晶。纳米晶经过配体交换后有效解决了由于羧酸根和氢氧根容易脱落或配位不完全导致的表面缺陷发光，同时改进了氧化锌纳米晶膜的电学性质，进而解决了电致发光器件中的延时发光问题。

技术领域

本发明涉及量子点材料制备领域，具体而言，涉及一种氧化锌纳米晶体、氧化锌纳米晶体组合物、其制备方法和电致发光器件。

背景技术

2008年，Rene′A.J.Janssen等人首次使用氧化锌纳米晶(ZnO)取代传统有机聚合物及小分子作为量子点电致发光器件(QLED)的电子传输层(Electron Transport Layer)。同时异丙醇相ZnO溶液的使用代表了电子传输层从传统的蒸镀工艺走向溶液工艺法。尽管器件的效率和发光亮度都不尽人意，但ZnO纳米晶能在降低器件开启电压还是有显著的作用。2011年，钱磊等人证明以ZnO基纳米晶为电子传输层的QLED器件性能能够进一步提升。在寿命方面，ZnO纳米晶作为无机半导体具备较好的稳定性，因此制备而成的绿光QLED器件在不封装、低真空度(0.1torr)的情况下半衰寿命超过了250小时(初始亮度为600cd/m²)；在器件开启和发光亮度方面，相比于之前结构的QLED器件，含ZnO层的QLED器件开启首次实现了在亚带隙开启(红橙光1.7V，绿光1.8V，蓝光2.4V)，器件发光亮度也达到了较高水准(红橙光31000cd/m²，绿光68000cd/m²，蓝光4200cd/m²)。

至此，氧化锌纳米晶正式在QLED器件中得以广泛应用。2014年，金一政组和彭笑刚组联合制备出了当时理论效率极限值(20.5％)的深红光QLED器件，不仅仅是高效率，该器件通过加速老化实验发现在初始亮度为100cd/m²时，器件寿命超过10万小时，达到与OLED可以相比较的程度。2017年，Paul H.Holloway等人在绿光器件制备完成后用UV胶封装，放置老化7天后器件的效率正式突破20％，达到21％。2018年，LinSong Li组通过在ZnCdS核层的外部加入较厚的Cd_xZn_1-xS均匀合金层和超薄ZnS层来有效地将激子限域在核层中，因而获得了量子产率极高(接近100％)和发光半峰宽较窄(18nm)的优异蓝光量子点。由此制备出了外量子点效率EQE约18％，电流效率3.4Cd/A的高效蓝光量子点发光二极管。上述高性能的QLED器件都是使用氧化锌纳米晶作为电子传输层，证明了氧化锌纳米晶在QLED器件中一直扮演着关键且不可或缺的作用。

目前来说，低温相的ZnO纳米晶的制备有多种方法，但基本都大同小异，并没有一些突破性的创新。合成ZnO纳米晶的原料是二水合醋酸锌(Zn(Ac)₂·2H₂O)和四甲基氢氧化铵五水化合物(TMAH)，因此最终得到的氧化锌纳米晶的表面配体主要是醋酸根和氢氧根。红外谱图中显著的羟基峰和羧酸根峰可以很好地证实这一点。由于醋酸根和氢氧根都是链段很短的配体(物理尺寸很小)，旋涂法制备的氧化锌纳米晶颗粒之间的距离很近，因此由此制备的膜具有较好的电导性质。