[发明专利]一种氧化锌纳米材料及其制备方法、薄膜及光电器件

说明书

本发明公开了一种氧化锌纳米材料及其制备方法、薄膜及光电器件，其中，方法包括步骤：将锌盐、碱土金属盐和碱液混合反应得到第一溶液，向所述第一溶液加入镧系氧化物和镧系卤化物制备得到所述氧化锌纳米材料；或者，向锌盐溶液中加入碱液、镧系氧化物和镧系卤化物混合反应得到第二溶液，向所述第二溶液中加入碱土金属盐制备得到所述氧化锌纳米材料。本发明通过镧系元素和卤元素的共掺杂降低了氧化锌纳米颗粒自身的晶格畸变，提高了氧化锌纳米颗粒的完整度和薄膜的结晶度，从而增强了氧化锌纳米颗粒的电子迁移率。

技术领域

本发明涉及光电器件领域，尤其涉及一种氧化锌纳米材料及其制备方法、薄膜及光电器件。

背景技术

氧化锌纳米颗粒具有纤锌矿晶型结构，其在室温下有着较宽的带隙(3.37eV)和较强的激子束缚能(60meV)，并在可见绿光区(约520nm)有着强的荧光发射峰。由于氧化锌纳米颗粒优异的性能，引起了新型显示领域研究人员的强烈关注。目前，氧化锌纳米颗粒材料广泛地用于发光二级管(LED)、紫外光电探测器、光伏器件、透明电极、传感器、光催化等领域。氧化锌纳米颗粒材料之所以在新型显示领域如此受欢迎，主要有两方面的原因，一是制备氧化锌的原材料成本低、无毒、环境友好；二是其膜材料透光率高、较高电子迁移率、高载流子浓度等。

在不同显示器件中，需要的氧化锌功函数大小也不尽然相同，而氧化锌功函数和氧化锌颗粒粒径大小直接相关，所以为了使氧化锌功函数更好的与不同器件材料相匹配，对氧化锌粒径大小的调控不可或缺。此外氧化锌自身材料中还存在几种缺陷，分别为氧空位、锌空位、间隙氧、间隙锌、氧位锌和锌位氧。在这些缺陷的影响下，氧化锌纳米颗粒材料的价带与导带之间会形成缺陷能级，电子可以在这些缺陷能级之间、在缺陷能级和价带之间以及在缺陷能级和导带之间发生传导，而降低氧化锌纳米颗粒材料的电子传输速率。

因此，现有技术还有待于改进。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化锌纳米材料及其制备方法、薄膜及光电器件，旨在解决现有氧化锌纳米颗粒自身存在晶格畸变，导致其电子传输能力较差的问题。

本发明的技术方案如下：

一种氧化锌纳米材料的制备方法，其中，包括步骤：

将锌盐、碱土金属盐和碱液混合反应得到第一溶液，向所述第一溶液加入镧系氧化物和镧系卤化物制备得到所述氧化锌纳米材料，所述锌盐与所述碱土金属盐、所述镧系氧化物、所述镧系卤化物的质量比为(1-7)：(0.05-0.1)：(0.1-0.3)：(0.1-0.2)；

或者，向锌盐溶液中加入碱液、镧系氧化物和镧系卤化物混合反应得到第二溶液，向所述第二溶液中加入碱土金属盐制备得到所述氧化锌纳米材料，所述锌盐与所述碱土金属盐、所述镧系氧化物、所述镧系卤化物的质量比为(1-7)：(0.05-0.1)：(0.1-0.3)：(0.1-0.2)。

所述氧化锌纳米材料的制备方法，其中，所述锌盐为醋酸锌，氯化锌，硝酸锌，硫酸锌中的一种或多种。

所述氧化锌纳米材料的制备方法，其中，所述碱土金属盐为醋酸镁，氯化钠，硝酸钾，硫酸钙和氯化锂中的一种或多种。

所述氧化锌纳米材料的制备方法，其中，将锌盐、碱土金属盐和碱液混合反应得到第一溶液的步骤包括：

在搅拌的条件下将碱土金属盐的溶液以及碱液加入到所述锌盐的溶液中混合反应得到所述第一溶液；

和/或，向锌盐溶液中加入碱液、镧系氧化物和镧系卤化物混合反应得到第二溶液的步骤包括：

在搅拌的条件下向锌盐溶液中加入碱液、镧系氧化物和镧系卤化物混合反应得到第二溶液。