[发明专利]电子传输材料及其制备方法和量子点发光二极管

说明书

本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种电子传输材料及其制备方法和量子点发光二极管。所述电子传输材料为Al掺杂的ZnS纳米颗粒材料。所述电子传输材料的制备方法，包括如下步骤：提供锌盐、铝盐和硫源；将所述锌盐、铝盐和硫源溶于溶剂中，得到前驱体溶液；将所述前驱体溶液沉积在基片上，退火处理，得到Al掺杂的ZnS纳米颗粒材料。Al掺杂的ZnS纳米颗粒材料，提高了自由载流子浓度，使ZnS的电阻降低，增加电导率，同时Al掺杂可使ZnS中电子费米能级移动到导带，使其表现为金属性，实现将ZnS的禁带宽度由本征的3.62eV降低到3.30eV，从而使得ZnS的禁带宽度变窄。

技术领域

本发明属于量子点技术领域，具体涉及一种电子传输材料及其制备方法和量子点发光二极管。

背景技术

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，CdSe QDs的发光波长调谐范围可以从蓝光一直到红光。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。宽禁带半导体中导带电子可以在高电场下加速获得足够高的能量撞击QDs使其发光。

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。

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。与此同时，ZnS是Ⅱ-Ⅵ族半导体材料，具有闪锌矿和纤锌矿两种不同的结构，禁带宽(3.62eV)，化学性质稳定，资源丰富，价格便宜。但是，硫化锌作为电子传输层却鲜有人报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电子传输材料及其制备方法和量子点发光二极管，旨在解决现有量子点发光二极管中电子传输材料选择有限的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种电子传输材料，所述电子传输材料为Al掺杂的ZnS纳米颗粒材料。

本发明提供的电子传输材料，在ZnS纳米颗粒材料中掺入Al元素以大幅提升其电子传输性能；该电子传输材料中，Al元素以Al³⁺的方式发生固溶，Al³⁺占据了ZnS晶格中Zn²⁺的位置，Al³⁺的三个价电子中有两个与硫结合形成饱和键，第三个电子从杂质原子上分离出去，形成了1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，因此，Al掺杂的结果是增加了净电子，提高了自由载流子浓度，使ZnS的电阻降低，增加电导率，同时Al掺杂可使ZnS中电子费米能级移动到导带，使其表现为金属性，实现将ZnS的禁带宽度由本征的3.62eV降低到3.30eV，从而使得ZnS的禁带宽度变窄。

本发明另一方面提供一种电子传输材料的制备方法，包括如下步骤：

提供锌盐、铝盐和硫源；

将所述锌盐、铝盐和硫源溶于溶剂中，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液沉积在基片上，退火处理，得到Al掺杂的ZnS纳米颗粒材料。