[發明專利]氧化鋅量子點材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810394075.0
• 申請日: 2018-04-27
• 公開（公告）號: CN110408385A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 黃盼寧;楊一行
• 申請（專利權）人: TCL集團股份有限公司
• 主分類號: C09K11/54
• 分類號: C09K11/54;C01G9/02;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 左光明

本發明提供了一種氧化鋅量子點材料其制備方法和應用。所述氧化鋅量子點材料在其晶格處摻雜有氮。其制備方法包括氧化鋅量子點薄膜的制備、氧化鋅量子點薄膜中N、H共摻和N?H化學鍵的斷裂熱處理等步驟。本發明氧化鋅量子點材料氮的摻雜量高，氮的活性高，且穩定，其制備方法工藝條件易控，工藝步驟少，有效簡化了工藝步驟，可重復性高，降低了生產成本，從而使得其能夠有效被用于電致發光器件、太陽能電池、探測器領域中。

技術領域

本發明屬于半導體材料技術領域，具體涉及一種氧化鋅量子點材料及其制備方法和應用。

背景技術

氧化鋅是一種非常典型的半導體發光材料，具有各種不同的表面形態結構，其在光電、熱電、鐵磁、鐵電以及壓電等諸多領域都有著獨特的性能。尤其是在光電顯示領域，氧化鋅作為一種新型的短波長發光器件材料，具有廣泛的發展潛力及應用空間，氧化鋅作為一種寬禁帶半導體材料被人們寄予了厚望。

氧化鋅的禁帶寬度為3.37eV，激子結合能為60meV，遠遠高于其他寬禁帶半導體材料，理論上氧化鋅激子在室溫下也是非常穩定的，可以實現室溫下或者更高溫度下高效的激子受激發光，因此氧化鋅在短波長光電顯示領域有著極大的應用潛力，如紫藍光發光二極管和激光器等等，可作為白光的起始材料。另外，在低維材料中，由于量子約束效應的存在，氧化鋅會展現出更加優異的光電特性，特別是對于三維限制體系內的氧化鋅量子點來說，其量子約束效應十分明顯，因此基于氧化鋅納米光電材料的器件備受關注。

目前，針對氧化鋅的研究工作已經在全世界范圍內廣泛地開展開來，然而為了實現氧化鋅材料作為紫外激光器件的商業化生產，必須要實現氧化鋅的電注入，而要解決這一問題的關鍵點在于需要獲得低阻的n型以及p型氧化鋅材料。由于氧化鋅本身的特質，在不進行摻雜的情況下就可以非常容易的獲得n型氧化鋅材料。而由于其自補償效應的存在，使得p型氧化鋅很難通過自身的本征缺陷進而獲得，必須通過外來元素的摻雜來輔助實現。

氧化鋅要實現在光電領域的廣泛應用，首先必須要制備出性能良好的n型以及p型氧化鋅材料，并且將其結合形成性能優異的氧化鋅同質結。由于氧化鋅中存在諸多本征施主缺陷，對受主摻雜產生高度自補償效應，因而天然為n型半導體材料，高質量的n型氧化鋅比較容易實現，但是氧化鋅的p型摻雜由于其本身固有的極性因此難以實現，這也是目前制約氧化鋅在實際應用中的瓶頸及難點所在，也是其主要面臨的挑戰。

因此，現在困擾著氧化鋅材料發展的主要就是p型氧化鋅材料的制備。迄今為止，研究者們已經嘗試了多種方式來制備p型氧化鋅材料，其主要方式有：分子束外延、化學氣相沉積、磁控濺射以及激光脈沖沉積等。但是上述的設備技術由于使用成本較高、實驗操作過程復雜、可重復性較低，以及獲得的p型氧化鋅不穩定，因此，如果提供一種穩定的p型氧化鋅，而且有效簡化起生產工藝，提高生產的重復，降低生產成本是本領域一直努力解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種氧化鋅量子點材料及其制備方法，以解決在現有氧化鋅性能穩定性差，工藝復雜，重復性不理想等技術問題。

本發明的另一目的在于提供一種氧化鋅量子點薄膜及其制備方法，以解決在現有氧化鋅薄膜性能穩定性差，工藝復雜，重復性不理想等技術問題。

本發明的再一目的在于提供本發明氧化鋅量子點材料和氧化鋅量子點薄膜的應用方法，以解決現有氧化鋅發光材料或氧化鋅量子點薄膜由于穩定性不理想、制備成本高等因素制約了其應用的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明一方面，提供了一種氧化鋅量子點材料。在所述氧化鋅量子點材料的晶格處摻雜有氮。

本發明另一方面，提供了一種氧化鋅量子點薄膜。所述氧化鋅量子點薄膜含有本發明氧化鋅量子點材料。

本發明再一方面，提供了一種氧化鋅量子點材料的制備方法。所述氧化鋅量子點材料制備方法包括如下步驟：

在襯底上生長初始氧化鋅量子點；