[发明专利]复合材料和量子点发光二极管及其制备方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种复合材料及其制备方法和量子点发光二极管。所述复合材料包括核壳纳米颗粒和修饰在所述核壳纳米颗粒表面的硫醇；其中，所述核壳纳米颗粒由ZnO纳米核和包覆在所述ZnO纳米核表面的CdS壳层组成，所述硫醇中的巯基与所述核壳纳米颗粒表面的镉离子相结合。将该复合材料用于量子点发光二极管的电子传输层，可以促进电子‑空穴有效地复合，降低激子累积对器件性能的影响，从而提高器件性能。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种复合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(Quantum Dot，QD)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，并注入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具有稳定的纤锌矿晶型结构，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，价格便宜等特点。

ZnO和ZnS作为电子传输材料的性能还不够理想，因此，现有技术还有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料及其制备方法和量子点发光二极管，旨在提高ZnO材料的电子传输性能。

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复合材料，所述复合材料包括核壳纳米颗粒和修饰在所述核壳纳米颗粒表面的硫醇；其中，所述核壳纳米颗粒由ZnO纳米核和包覆在所述ZnO纳米核表面的CdS壳层组成，所述硫醇中的巯基与所述核壳纳米颗粒表面的镉离子相结合。

本发明提供的复合材料包括核壳纳米颗粒和修饰在所述核壳纳米颗粒表面的硫醇，核壳纳米颗粒的CdS壳层包覆ZnO纳米核，可以使ZnO纳米核的表面缺陷减少，抑制表面缺陷对载流子的俘获，从而提高内核的电子传输性能，并且增强其稳定性，而壳层材料CdS本身是本征的n型半导体，具有直接跃迁型能带结构，拥有很高的光电性能，将CdS壳层包覆在ZnO纳米核表面，因其合适的能级更有利于电子传输；将这样的复合材料用于量子点发光二极管的电子传输层，可以促进电子-空穴有效地复合，降低激子累积对器件性能的影响，从而提高器件性能。

本发明另一方面提供一种复合材料的制备方法，包括如下步骤：

提供ZnO纳米颗粒；

将所述ZnO纳米颗粒与镉盐和硫源溶于有机溶剂中，在所述ZnO纳米颗粒表面进行壳层生长反应，得到含有核壳纳米颗粒的溶液；其中，所述核壳纳米颗粒由ZnO纳米核和包覆在所述ZnO纳米核表面的CdS壳层组成；

将含有羟基或羧基的硫醇加入所述含有核壳纳米颗粒的溶液中，进行加热处理，然后固液分离，得到所述复合材料。

本发明提供的复合材料的制备方法，先在ZnO纳米颗粒表面进行CdS壳层生长反应，得到核壳纳米颗粒，然后将硫醇修饰在核壳纳米颗粒表面，从而得到该复合材料，该制备方法具有工艺简单和成本低的特点，适合大面积、大规模制备，最终得到的复合材料将其用于量子点发光二极管的电子传输层，可以促进电子-空穴有效地复合，降低激子累积对器件性能的影响，从而提高器件性能。