CN112349852A - 电子传输材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子传输材料及其制备方法和应用。所述电子传输材料的结构包括内核和壳层；所述内核的材料为金属氧化物；所述壳层的材料的导带底能级小于所述内核的材料的导带底能级。所述电子传输材料具有电子量子阱能级结构，能够有效地减低电子传输层的电子迁移率、减少运动至量子点发光层的电子数量，促进QLED电荷平衡。
Description
技术领域
本发明涉及发光器件领域，特别是涉及电子传输材料及其制备方法和应用。
背景技术
由于量子点独特的光学性质，例如发光波长随尺寸和成分连续可调，发光光谱窄，荧光效率高、稳定性好等，基于量子点发光二极管(QLED)在显示领域得到广泛的关注和研究。同时，QLED显示还具有可视角大、对比度高、响应速度快、可柔性等诸多LCD所无法实现的优势，因而有望成为下一代的显示技术。
经过几十年的发展，QLED的性能取得了很大的进展，例如：在没有特殊光提取层的前提下，红、绿QLED已报道的最高外量子效率均已超过20％，接近理论极限，蓝光QLED的最高外量子效率也接近20％。但是QLED在寿命方面的表现却差强人意，尤其是蓝光QLED。目前，主流的观点认为：电子空穴不平衡是QLED寿命低下的主要原因。这是由量子点独特的能级结构以及量子点发光层与阴阳极之间不对称的电荷注入势垒(空穴注入势垒远大于电子注入势垒)造成的。再加上常用的空穴传输材料的HOMO能级与量子点价带顶能级之间存在明显的空穴势垒，不能够有效地注入空穴。
因此，为了有效地解决电子空穴不平衡的问题，提高空穴注入效率或者降低电子注入效率是两大根本的研究方向。目前，学术界已对此进行了大量的尝试。例如：在量子点发光层和金属氧化物电子传输层之间、阴极和金属氧化物电子传输层之间设置绝缘层以阻碍电子注入；对金属氧化物电子传输材料进行p型掺杂以降低其电子迁移率；在倒置结构QLED器件中，在量子点发光层和空穴传输层之间设置偶极层，拉升量子点发光层表面的价带顶能级，减小空穴传输势垒；等等。虽然这些研究加深了人们对QLED工作机制的理解、大幅度提高了QLED的效率，但QLED的寿命依然达不到商用化的标准，尤其是蓝光QLED。
发明内容
基于此，本发明提供一种电子传输材料，具有电子量子阱能级结构，其形成的电子传输层替代原有的平带结构的金属氧化物电子传输层结构后，能够有效地减低电子传输层的电子迁移率、减少运动至量子点发光层的电子数量，促进QLED电荷平衡。
技术方案为：
一种电子传输层材料，所述电子传输材料的结构包括内核和壳层；
所述内核的材料为金属氧化物；
所述壳层的材料的导带底能级小于所述内核的材料的导带底能级。
本发明还提供一种电子传输层材料的制备方法。
技术方案为：
一种电子传输层材料的制备方法，包括以下步骤：
将金属源溶解在溶剂中，加入碱性溶液，反应1-2h，得金属氧化物纳米颗粒；
在所述金属氧化物纳米颗粒表面包裹壳层的材料；
所述壳层的材料的导带底能级小于所述金属氧化物纳米颗粒的导带底能级。
本发明还提供一种量子点发光二极管。
技术方案为：
一种量子点发光二极管，所述量子点发光二极管的电子传输层为上述电子传输层，或者由上述的制备方法制得的电子传输材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
上述电子传输材料具有核壳结构，由于内核的材料为金属氧化物、壳层的材料的导带底能级小于所述内核的材料的导带底能级，使上述电子传输材料的导带形成电子量子阱能级结构，该电子量子阱能级结构的电子传输材料可带来如下好处：
(1)一般电子传输层与阴极(例如：Al、Ag)相邻，上述壳层使阴极与内核的材料金属氧化物之间存在电子势垒，有利于限制电子的注入。
(2)壳层的材料的导带底能级与内核的材料的导带底能级之间形成量子阱，能够捕获并限制电子于阱中，内核的材料的电子云交叠受到限制，使得电子更多地依靠跳跃来传输，从而能够明显降低金属氧化物电子传输材料的电子迁移率、减少运动至量子点发光层的电子数量，促进QLED电荷平衡，提高QLED的寿命。
(3)壳层的存在还能有效地钝化内核材料金属氧化物的表面，减少表面缺陷，减少缺陷能级。
附图说明
图1为型I和型II电子量子阱能级结构示意图；
图2为阴极与电子传输层能带结构示意图；
图3为QLED器件结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的电子传输材料及其制备方法和应用作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一种电子传输材料，所述电子传输材料的结构包括内核和壳层；
所述内核的材料为金属氧化物；
所述壳层的材料的导带底能级小于所述内核的材料的导带底能级。
具体地，内核的材料包括但不限于ZnO、TiO2和SnO2。
电子传输材料可根据选用的壳层的材料不同，分为型I和型II两种能级结构，如图1所示。
型I能级结构的电子传输材料中，壳层的材料需满足以下2个条件：
(1)壳层的材料的导带底能级小于内核的材料导带底能级。
(2)壳层的材料的价带顶能级大于内核的材料的价带顶能级。
满足上述条件的壳层的材料包括但不限于SiO2和Al2O3。
优选地，壳层的材料的导带底能级与内核的材料导带底能级的差值大于等于2eV。
型II能级结构的电子传输材料中，壳层的材料需满足以下2个条件：
(1)壳层的材料的导带底能级小于内核的材料导带底能级。
(2)壳层的材料的价带顶能级小于内核的材料的价带顶能级。
满足上述条件的壳层的材料包括但不限于ZnS、ZnSe和ZnTe。
优选地，壳层的材料的导带能级与内核材料的导电能级的差值大于等于1eV。
型I和型II能级结构均为电子量子阱能级结构，该能级结构的电子传输材料形成电子传输层后，可带来如下好处：
(1)一般电子传输层与阴极(例如：Al、Ag)相邻，如图2所示，201是阴极，202是电子传输层，壳层使阴极与内核材料金属氧化物之间存在电子势垒，电子注入受到壳层的势垒阻挡，有利于限制电子的注入。
(2)壳层材料的导带底能级与内核材料的导带底能级之间形成量子阱，能够捕获并限制电子于阱中，内核材料的电子云交叠受到限制，使得电子更多地依靠跳跃来传输，从而能够明显降低金属氧化物电子传输材料的电子迁移率、减少运动至量子点发光层的电子数量，促进QLED电荷平衡，提高QLED的寿命。
(3)壳层的存在还能有效地钝化内核材料金属氧化物的表面，减少表面缺陷，减少缺陷能级。
一般来说，型I能级结构的电子传输材料对电子的束缚力比型II结构的电子传输材料要强得多，再加上型I能级结构电子传输材料中，满足条件的壳层材料具有一定的绝缘性，因此可能会过于阻碍电子的传输。因此，优选型II结构的电子传输材料。更优选地，电子传输材料为ZnO/ZnS、ZnO/ZnSe、SnO2/ZnSe。
一种电子传输材料的制备方法，包括以下步骤：
制备金属氧化物核纳米颗粒：将金属源溶解在溶剂中，加入碱性溶液，反应1-2h，得金属氧化物纳米颗粒；
在所述金属氧化物纳米颗粒表面包裹壳层的材料；
所述壳层的材料的导带底能级小于所述金属氧化物纳米颗粒的导带底能级。
优选地，在所述金属氧化物纳米颗粒表面包裹壳层材料的步骤包括：
向所述金属氧化物纳米颗粒中加入壳材料前驱体，反应1h-4h。
当制备型II结构的电子传输材料时，所述壳材料前驱体优选为硫源、硒源、碲源和锌源中的至少两种。
包裹方法为：先向所述金属氧化物纳米颗粒中加入硫源、硒源或碲源，搅拌1h-2h，再加入锌源，继续搅拌1h-2h。
当制备型I结构的电子传输材料时，所述壳材料前驱体优选为硅源或铝源。
包裹方法为：先将所述金属氧化物纳米颗粒在碱性溶液中分散，再加入硅源或铝源，继续分散1h-2h。
具体地，电子传输材料ZnO/ZnS、ZnO/ZnSe、SnO2/ZnSe的制备方法包括如下步骤：
制备金属氧化物核纳米颗粒：将锌源(例如：醋酸锌·二水合物等)、或钛源(例如：异丙氧基钛、等)、或锡源(例如：氯化锡·五水合物等)溶解在溶剂中(例如：乙醇、异丙醇、二甲基亚砜等)，然后缓慢加入碱性溶液(例如：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、四甲基氢氧化铵溶液等)，不断搅拌并反应1h-2h；最后离心得到金属氧化物纳米颗粒，并溶解在醇类溶剂(例如：乙醇、异丙醇等)中备用。
在核表面生长壳层：取上述已制备好的金属氧化物纳米颗粒溶液，然后缓慢加入硫源(例如：硫化钠等)、或硒源(例如：***钠)，并搅拌反应1h-2h；随后，缓慢加入锌源(例如：氯化锌等)，并继续搅拌，反应1h-2h；最后离心得到核壳结构的电子传输材料ZnO/ZnS或ZnO/ZnSe或SnO2/ZnSe，并溶于醇类溶剂(例如：乙醇、异丙醇等)中备用。
一种量子点发光二极管，所述量子点发光二极管的电子传输层为上述电子传输层，或者由上述的制备方法制得的电子传输材料。
可以理解地，所述量子点发光二极管还包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层和阴极，所述空穴注入层设于所述阳极上，所述空穴传输层设于所述空穴注入层上，所述量子点发光层设于所述空穴传输层上，所述电子传输层设于所述量子点发光层上，所述阴极设于所述电子传输层上。
所述量子点可以是II-VI族化合物半导体，例如：CdSe、ZnCdS、CdSeS、ZnCdSeS、CdSe/ZnS、CdSeS/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/CdS/ZnS、ZnCdS/ZnS、CdS/ZnS、ZnCdSeS/ZnS等；可以是III-V族化合物半导体，例如：InP、InP/ZnS等；可以是I-III-VI族化合物半导体，例如：CuInS、AgInS、CuInS/ZnS、AnInS/ZnS等；可以是IV族单质半导体，如Si、C、Graphene等；可以是钙钛矿量子点，例如：CsPbM3(M＝Cl、Br、I)等。
所述空穴传输层可以是有机空穴传输层，例如：Poly-TPD、TFB、PVK、TCTA、CBP、NPB、NPD等；也可以是无机空穴传输层，例如NiO、Cu2O、CuSCN等。
所述空穴注入层可以是导电聚合物，例如：PEDOT:PSS；也可以是高功函数的n型半导体，例如：HAT-CN、MoO3、WO3、V2O5、Rb2O等。
以下结合具体实施例做进一步说明。
实施例1
本实施例提供一种核壳结构的ZnO/ZnS电子传输材料及其制备方法，步骤如下：
(1)取10mmol醋酸锌·二水合物溶于20ml二甲基亚砜中，然后取10mmol四甲基氢氧化铵溶于10ml乙醇中，将四甲基氢氧化铵溶液逐滴滴入醋酸锌溶液中并加热到60℃不断搅拌，反应1小时；
(2)1小时后，反应结束，向上述溶液中加入过量的正己烷，然后离心得到ZnO沉淀，风干后溶于乙醇。得到ZnO纳米颗粒溶液；
(3)取50ml上述ZnO纳米颗粒溶液，浓度为10mg/ml，然后向里面逐滴滴入10ml硫化钠溶液，浓度为0.1M，搅拌反应1小时；
(4)1小时后，取10ml浓度为0.1M的氯化锌溶液并逐滴滴入上述溶液中，继续搅拌反应1小时；
(5)加入过量正己烷，离心得到ZnO/ZnS纳米颗粒沉淀，即为核壳结构的ZnO/ZnS电子传输材料，风干后溶于乙醇，得到ZnO/ZnS纳米颗粒溶液，备用。
实施例2
本实施例提供一种核壳结构的ZnO/ZnSe电子传输材料及其制备方法，步骤如下：
(1)取10mmol醋酸锌·二水合物溶于20ml二甲基亚砜中，然后取10mmol四甲基氢氧化铵溶于10ml乙醇中，将四甲基氢氧化铵溶液逐滴滴入醋酸锌溶液中并加热到60℃不断搅拌，反应1小时；
(2)1小时后，反应结束，向上述溶液中加入过量的正己烷，然后离心得到ZnO沉淀，风干后溶于乙醇，得到ZnO纳米颗粒溶液；
(3)取50ml上述ZnO纳米颗粒溶液，浓度为10mg/ml，然后向里面逐滴滴入10ml***钠溶液，浓度为0.1M，搅拌反应1小时；
(6)1小时后，取10ml浓度为0.1M的氯化锌溶液并逐滴滴入上述溶液中，继续搅拌反应1小时；
(7)加入过量正己烷，离心得到ZnO/ZnSe纳米颗粒沉淀，即为核壳结构的ZnO/ZnSe电子传输材料，风干后溶于乙醇，得到ZnO/ZnS纳米颗粒溶液，备用。
实施例3
本实施例提供一种核壳结构的ZnO/SiO2电子传输材料及其制备方法，步骤如下：
(1)取10mmol醋酸锌·二水合物溶于20ml二甲基亚砜中，然后取10mmol四甲基氢氧化铵溶于10ml乙醇中，将四甲基氢氧化铵溶液逐滴滴入醋酸锌溶液中并加热到60℃不断搅拌，反应1小时；
(2)1小时后，反应结束，向上述溶液中加入过量的正己烷，然后离心得到ZnO沉淀，风干后溶于乙醇，得到ZnO纳米颗粒溶液；
(3)取50ml上述ZnO纳米颗粒溶液，浓度为10mg/ml，在氩气环境中超声15min，然后加入15ml氨水溶液并再次超声15min；
(4)随后，取10ml正硅酸乙酯·乙醇溶液(浓度为3.6mmol/ml)快速注入到步骤(3)混合溶液中，并在32℃下继续超声2h，得到黑色的生成物溶液；
(5)将上述黑色溶液在10℃下以15000转的速度离心30min，即可得到ZnO/SiO2沉淀，然后加入乙醇溶解即可得到ZnO/SiO2纳米颗粒溶液。
实施例4
本实施例提供一种量子点发光二极管及其制备方法，如图3所示，步骤如下：
(1)在基板301上形成阳极302，所述阳极为透明导电薄膜ITO，厚度为50nm；
(2)在阳极302上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层303，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层303上利用溶液法沉积TFB作为空穴传输层304，厚度为30nm；
(4)在空穴传输层304上利用溶液法沉积CdSe/CdS作为量子点发光层305，厚度为25nm；
(5)在量子点发光层305上利用溶液法沉积实施例2制得的ZnO/ZnSe纳米颗粒作为电子传输层306，厚度为40nm；
(6)在电子传输层306上利用蒸镀法沉积Al作为阴极307，厚度为120nm。
实施例5
本实施例提供一种量子点发光二极管及其制备方法，与实施例4基本相同，区别在于，电子传输层由实施例3制得的电子传输材料制得。具体步骤如下：
(1)在基板上形成阳极，所述阳极为透明导电薄膜ITO，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积TFB作为空穴传输层，厚度为30nm；
(4)在空穴传输层上利用溶液法沉积CdSe/CdS作为量子点发光层，厚度为25nm；
(5)在量子点发光层上利用溶液法沉积实施例3制得的ZnO/SiO2纳米颗粒作为电子传输层，厚度为40nm；
(6)在电子传输层上利用蒸镀法沉积Al作为阴极，厚度为120nm。
实施例6
本实施例提供一种量子点发光二极管及其制备方法，与实施例4基本相同，区别在于，电子传输层由实施例2中步骤(2)制得ZnO纳米颗粒溶液制得。具体步骤如下：
(1)在基板上形成阳极，所述阳极为透明导电薄膜ITO，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积TFB作为空穴传输层，厚度为30nm；
(4)在空穴传输层上利用溶液法沉积CdSe/CdS作为量子点发光层，厚度为25nm；
(5)在量子点发光层上利用溶液法沉积实施例2步骤(2)制得的ZnO纳米颗粒作为电子传输层，厚度为40nm；
(6)在电子传输层上利用蒸镀法沉积Al作为阴极，厚度为120nm。
性能测试
对实施例4-6制得的量子点发光二极管进行V(v)@10mA/cm2、Max.EQE和T90@1000cd/m2测试，测试结果如表1所示：
其中，V(v)@10mA/cm2表示器件电流密度达到10mA/cm2时所需要的电压，它的大小可以反应器件的阻抗大小，阻抗对器件寿命有重要的影响，如果阻抗太大必然会导致器件寿命的降低；
Max.EQE表示器件的最大外量子效率，其中EQE等于器件出射的光子数和注入的电子数的比值，一般可以根据器件的J(电流密度)-V(电压)-L(亮度)测试数据和相关的理论计算公式计算得到；EQE能够反应发光器件将电能转换为光能的效率，理论上越大越好；
T90@1000cd/m2是一种常用的衡量器件寿命的参数，它表示器件以1000cd/m2为初始亮度一直点亮，直至亮度衰减至初始亮度的90％(此处为900cd/m2)时所持续的时间。
上述结果表明，实施例4和实施例5采用电子量子阱能级结构的电子传输层，相比与实施例6采用平带结构的电子传输层，量子点发光二极管的电子电流明显减小，使电子空穴更加平衡，其中，实施例5过于阻碍了电子的传输，实施例4的QLED电荷平衡更好；另一方面，实施例4和实施例5采用的电子传输材料由于壳层的包覆大大减少了原来金属氧化物纳米颗粒表面的缺陷、悬空键等杂质能级，有利于稳定量子点发光二极管的工作电流。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (12)
1.一种电子传输材料，其特征在于，所述电子传输材料的结构包括内核和壳层；
所述内核的材料为金属氧化物；
所述壳层的材料的导带底能级小于所述内核的材料的导带底能级。
2.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，所述壳层的材料的价带顶能级小于所述内核的材料的价带顶能级。
3.根据权利要求2所述的电子传输材料，其特征在于，所述壳层的材料选自ZnS、ZnSe和ZnTe中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的电子传输材料，其特征在于，所述壳层的材料的价带顶能级大于所述内核的材料的价带顶能级。
5.根据权利要求4所述的电子传输材料，其特征在于，所述壳层的材料选自SiO2和Al2O3中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电子传输材料，其特征在于，所述内核的材料选自ZnO、TiO2和SnO2中的一种或几种。
7.一种电子传输材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金属源溶解在溶剂中，加入碱性溶液，反应1-2h，得金属氧化物纳米颗粒；
在所述金属氧化物纳米颗粒表面包裹壳层的材料；
所述壳层的材料的导带底能级小于所述金属氧化物纳米颗粒的导带底能级。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述在所述金属氧化物纳米颗粒表面包裹壳层的材料的步骤包括：向所述金属氧化物纳米颗粒中加入壳材料前驱体，反应1h-4h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述金属源选自锌源、钛源和锡源中的一种或几种；及/或，
所述溶剂选自乙醇、异丙醇和二甲基亚砜中的一种或几种；及/或，
所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和四甲基氢氧化铵溶液中的一种或几种。
10.一种量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光二极管的电子传输层的材料为权利要求1-6任一项所述的电子传输材料，或者为权利要求7-9任一项所述的制备方法制备的电子传输材料。
11.根据权利要求10所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光二极管还包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层和阴极，所述空穴注入层设于所述阳极上，所述空穴传输层设于所述空穴注入层上，所述量子点发光层设于所述空穴传输层上，所述电子传输层设于所述量子点发光层上，所述阴极设于所述电子传输层上。
12.根据权利要求10或11所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层中，量子点选自II-VI族化合物半导体、III-V族化合物半导体、I-III-VI族化合物半导体、IV族单质半导体和钙钛矿量子点中的一种或几种；及/或
所述空穴传输层的材料选自有机空穴传输材料或无机空穴传输材料；及/或
所述空穴注入层的材料选自导电聚合物或高功函数的n型半导体。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112349852A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113299866A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-24 | 合肥福纳科技有限公司 | 膜层及其制备方法和发光器件及其制备方法 |
| CN114284435A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-05 | 电子科技大学 | 一种低暗电流有机倍增型光电探测器及其制备方法 |
| CN114300630A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-08 | 河南大学 | 一种ZnO基复合材料及其制备方法和QLED器件 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102800747A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-11-28 | 上海大学 | 一种ZnS包覆的ZnO纳米阵列核壳结构的制备方法 |
| CN103050640A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种氧化锌纳米颗粒/二氧化硅复合结构纳米棒的制备方法 |
| CN103840053A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-04 | 东南大学 | 表面等离子体增强的量子点发光二极管器件及其制备方法 |
| CN105153811A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-16 | 广州华睿光电材料有限公司 | 印刷油墨及电子器件 |
| US20170084796A1 (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Lg Electronics Inc. | Photo-conversion complex, and photo-conversion member, display device, and light-emitting device package including the same, and method of fabricating the same |
| CN106634948A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-05-10 | 纳晶科技股份有限公司 | 氧化锌纳米晶、其制备方法、氧化锌纳米晶墨水和电致发光器件 |
| CN107456980A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-12-12 | 国家纳米科学中心 | 一种ZnS/ZnO核壳结构及其制备方法和应用 |
| US20170373223A1 (en) * | 2015-01-19 | 2017-12-28 | Stanley Electric Co., Ltd. | Quantum dot having core-shell structure |
| CN109494307A (zh) * | 2017-09-12 | 2019-03-19 | 乐金显示有限公司 | 量子点发光二极管以及包括该量子点发光二极管的量子点显示设备 |
-
2019
- 2019-12-02 CN CN201911213919.8A patent/CN112349852A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102800747A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-11-28 | 上海大学 | 一种ZnS包覆的ZnO纳米阵列核壳结构的制备方法 |
| CN103050640A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-04-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种氧化锌纳米颗粒/二氧化硅复合结构纳米棒的制备方法 |
| CN103840053A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-06-04 | 东南大学 | 表面等离子体增强的量子点发光二极管器件及其制备方法 |
| US20170373223A1 (en) * | 2015-01-19 | 2017-12-28 | Stanley Electric Co., Ltd. | Quantum dot having core-shell structure |
| CN105153811A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-16 | 广州华睿光电材料有限公司 | 印刷油墨及电子器件 |
| US20170084796A1 (en) * | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Lg Electronics Inc. | Photo-conversion complex, and photo-conversion member, display device, and light-emitting device package including the same, and method of fabricating the same |
| CN106634948A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-05-10 | 纳晶科技股份有限公司 | 氧化锌纳米晶、其制备方法、氧化锌纳米晶墨水和电致发光器件 |
| CN107456980A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-12-12 | 国家纳米科学中心 | 一种ZnS/ZnO核壳结构及其制备方法和应用 |
| CN109494307A (zh) * | 2017-09-12 | 2019-03-19 | 乐金显示有限公司 | 量子点发光二极管以及包括该量子点发光二极管的量子点显示设备 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| ELOÍSA BERBEL MANAIA 等: "《The Critical Role of Thioacetamide Concentration in the Formation of ZnO/ZnS Heterostructures by Sol-Gel Process》", 《NANOMATERIALS》 * |
| ELOÍSA BERBEL MANAIA 等: "《The Critical Role of Thioacetamide Concentration in the Formation of ZnO/ZnS Heterostructures by Sol-Gel Process》", 《NANOMATERIALS》, vol. 8, no. 55, 23 January 2018 (2018-01-23), pages 2 - 13 * |
| 王晓华 等: "ZnO／ZnSe核／壳纳米线结构的制备", 长春理工大学学报(自然科学版), vol. 31, no. 3 * |
| 钟敏 等: "ZnO/ZnSe 纳米棒阵列电子传输层对空气中制备的钙钛矿太阳电池性能的影响", 第五届新型太阳能电池学术研讨会, vol. 3, pages 44 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113299866A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-24 | 合肥福纳科技有限公司 | 膜层及其制备方法和发光器件及其制备方法 |
| CN114284435A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-04-05 | 电子科技大学 | 一种低暗电流有机倍增型光电探测器及其制备方法 |
| CN114284435B (zh) * | 2021-12-14 | 2023-05-12 | 电子科技大学 | 一种低暗电流有机倍增型光电探测器及其制备方法 |
| CN114300630A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-08 | 河南大学 | 一种ZnO基复合材料及其制备方法和QLED器件 |
| CN114300630B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-09-22 | 河南大学 | 一种ZnO基复合材料及其制备方法和QLED器件 |
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