[发明专利]核壳纳米材料及其制备方法和量子点发光二极管

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种核壳纳米材料及其制备方法和量子点发光二极管。所述核壳纳米材料包括ZnO纳米颗粒核和包覆在所述ZnO纳米颗粒核表面的ZnS壳层。以带隙相对较宽的ZnS壳层包覆带隙相对较窄的ZnO纳米颗粒核形成的核壳纳米材料，更有利于电子的传输，ZnS壳层包覆着ZnO纳米颗粒核可减少ZnO纳米颗粒核的表面缺陷，这样抑制了ZnO纳米颗粒核的表面缺陷对载流子的俘获，从而进一步提高了本发明核壳纳米材料的内核的电子传输性能，增强了核壳纳米材料的稳定性。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种核壳纳米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，禁带宽度(3.62eV)化学性质稳定，资源丰富。但现有ZnO存在表面缺陷，而且电子传输材料的种类有限，因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种核壳纳米材料及其制备方法和量子点发光二极管，旨在解决为现有电子传输材料提供更多选择的技术问题。

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核壳纳米材料，所述核壳纳米材料包括ZnO纳米颗粒核和包覆在所述ZnO纳米颗粒核表面的ZnS壳层。

本发明提供的核壳纳米材料中，ZnS的禁带宽度(3.62eV)比ZnO的禁带宽度(3.37eV)更宽，因此，通过以带隙相对较宽的ZnS壳层包覆带隙相对较窄的ZnO纳米颗粒核形成的核壳纳米材料，更有利于电子的传输；同时，ZnO纳米颗粒一般存在表面缺陷，而ZnS壳层包覆着ZnO纳米颗粒核可减少ZnO纳米颗粒核的表面缺陷，这样抑制了ZnO纳米颗粒核的表面缺陷对载流子的俘获作用，从而进一步提高了本发明核壳纳米材料内核的电子传输性能，增强了核壳纳米材料的稳定性。

本发明另一方面提供一种核壳纳米材料的制备方法，包括如下步骤：

提供锌盐和含硫元素前驱体盐；

将所述锌盐溶于溶剂中，在第一碱性条件下进行第一加热处理，得到氧化锌溶液；

将所述含硫元素前驱体盐加入所述氧化锌溶液中，在第二碱性条件下进行第二加热处理，得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液进行退火处理，得到所述核壳纳米材料。

本发明提供的核壳纳米材料的制备方法中，先利用锌盐溶制备氧化锌溶液，然后将含硫元素前驱体盐加入氧化锌溶液制备前驱体溶液，将前驱体溶液退火处理即可得到由ZnO纳米颗粒核和包覆在ZnO纳米颗粒核表面的ZnS壳层组成的核壳材料；该制备方法是一种简单的溶胶-凝胶法，该制备方法简单易行，适合大面积、大规模制备，最终制得的壳纳米材料不仅提高了电子传输性能，而且具有更好的稳定性。