[發明專利]一種氧化鋅?氧化鎂核殼量子點發光二極管的制備方法

在審

• 申請號: 201710040725.7
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106848078A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 李青;孫義;張鎮波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及半導體發光材料與器件制備方法技術領域，具體涉及一種氧化鋅-氧化鎂核殼量子點發光二極管的制備方法。

背景技術

近年來，隨著半導體等產業的高速發展，對用于短波長光電器件的需求與日俱增，寬禁帶半導體材料的研究開發受到世界各國的廣泛重視，并且量子點器件也不斷開拓。其中作為新型寬禁帶半導體材料的ZnO-MgO核殼量子點引起了學者的注意，它具備寬禁帶且與GaN相似的晶格結構、相似的光電性能。而且在如下等方面具有比GaN更為優越的優勢：(1)氧化鋅本身激子復合能高達60meV，在室溫下可以產生很強的光致激子紫外發射，有利于研制高效率二極管或短波長光電器件。(2)多種合成方式，可以很容易的應用到其他材料器件中。(3)ZnO量子點薄膜的生長以及退火溫度較低，遠低于GaN的生長溫度。(4)地球豐富的鋅資源，成本低廉，環境友好，屬于綠色無污染材料。

另外，通過包覆寬禁帶的MgO殼層也有效改善ZnO量子點的缺陷，增強其近帶邊發光效率，延長其室溫下使用壽命。而且采用本結構制備的器件沒有使用重金屬，也實現了無硒化鎘量子點重金屬帶來的環境危害等優勢。

但是，由于很難找到合適的p型材料與ZnO-MgO核殼量子點匹配，使得很多研究都停留在對量子點的合成以及對其晶格缺陷處理上，亦或是停留在傳統的ZnO材料與傳統p型材料，例如GaN，P-Si，P-SiC等上。所以，制備出性能優良的核殼量子點卻無法應用成了當前領域的難題之一。

目前流行的量子點發光二極管多采用重金屬材料，常見的就是CdSe材料，但僅僅將ZnO材料作為電子傳輸材料。例如，浙江大學彭笑剛課題組發表在《Nature》上的關于CdSe量子點發光二極管的制備，其提出的新型高效的結構源于對空穴向陰極傳輸的控制，提高電子空穴復合幾率。值得借鑒其思路，采用能帶較寬的n型量子點材料，與合適的空穴傳輸材料構造無重金屬核殼量子點發光二極管。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種氧化鋅-氧化鎂核殼量子點發光二極管的制備方法，能夠解決ZnO-MgO核殼量子點在發光二極管應用上的難題，滿足無鎘無重金屬等量子點發光二極管的緊迫需求。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種氧化鋅-氧化鎂核殼量子點發光二極管的制備方法：在鍍有ITO電極的玻璃基板上依次涂覆PEDOT：PSS、聚乙烯基咔唑、氧化鋅-氧化鎂核殼量子點等材料，每層材料涂覆后均進行退火處理，最后在氧化鋅-氧化鎂核殼量子點層上鍍鋁電極，制得氧化鋅-氧化鎂核殼量子點發光二極管。

優選的：所述涂覆的方式為旋涂，旋涂的轉速為500-4000rpm，旋涂時間為30-60s。

優選的：所述氧化鋅-氧化鎂核殼量子點的制備方法如下：

步驟a：將二水乙酸鋅和一水氫氧化鋰在乙醇溶液中混合，加熱53℃反應；

步驟b：向步驟a制得的溶液中加入四水乙酸鎂進行包殼反應；

步驟c：對步驟b制得的溶液進行提純，制得氧化鋅-氧化鎂核殼量子點溶液，所述包殼反應的包殼時間大于24h。

優選的：所述各層材料的涂覆過程均在大氣氛圍下進行。

優選的：所述退火處理在大氣氛圍下進行，退火溫度為70至200℃，退火時間為10min至1h。

本發明的有益效果是：

1、將核殼量子點ZnO-MgO作為n型材料，與PVK構成有機-無機pn結實現更高效率的激子復合，得到明亮白光光源。

2、完成了ZnO-MgO核殼量子點在發光器件上的應用，成功實現了ZnO-MgO核殼量子點的近帶邊紫外發光。

3、采用無重金屬量子點材料在大氣氛圍下利用旋涂機旋涂溶液方式制備器件，不僅綠色可持續，而且制備成本極低，有利于器件的產業化。

附圖說明

圖1為氧化鋅-氧化鎂量子點發光二極管的原型器件結構示意圖；

圖2為原型器件能帶圖；

圖3為實施例1氧化鋅-氧化鎂量子點發光二極管的原型器件的電致發光光譜；

圖4為實施例1氧化鋅-氧化鎂量子點發光二極管的原型器件的14v下電致發光光譜發光峰擬合圖；

圖中標號：1、玻璃基板；2、ITO電極；3、PEDOT:PSS層；4、PVK薄膜層；5、ZnO-MgO核殼量子點層；6、鋁電極。

具體實施方式