一種低溫制備銅摻雜氧化鎳薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料合成領(lǐng)域，涉及到一種制備Cu摻雜的N1納米粒子界面材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]日前有機(jī)太陽(yáng)能電池(0PV)，無(wú)機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池(比如:銅銦鎵砸(CIGS)和鈣鈦礦(perovskite)太陽(yáng)能電池)，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)都取得了很大的進(jìn)展。在這些取得很好器件性能的光電器件中，大多都使用了 polymer和小分子聚合物作為空穴傳輸層(HTL)，比如poly (3，4-ethylene d1xyth1phene):poly(4_styrenesulfonate) (PED0T:PSS)、poly-triarylamine derivatives, poly-diketopyrrolopyrrole derivatives, and 2, 2' ,7,7' -tetrakis(N, Nr -d1-p-methoxyphenylamine)-9, 9'-spirobif luorene (spiro-OMeTAD)等。與有機(jī)材料相比，卻很少有人關(guān)注無(wú)機(jī)HTL的發(fā)展。
[0003]在很多的P型的無(wú)機(jī)HTL中，氧化鎳引起了很大的關(guān)注。因?yàn)檠趸嚲哂幸粋€(gè)很寬帶隙和很深的價(jià)帶(5.4eV)，其在很多光電器件中被廣泛用作空穴傳輸層。而且具有很多其他的優(yōu)勢(shì)，比如具有一個(gè)很好能級(jí)結(jié)構(gòu)排列和很好的環(huán)境穩(wěn)定性。
[0004]Jeng等人2013年在Adv.Mater上就報(bào)道過(guò)使用氧化鎳作為HTL，制備得到的solar cell效率高達(dá)10% ;Zhu等人2014年在Angew.Chem.1nt.Ed.雜志上也報(bào)道了使用氧化鎳作為HTL，得到較高的器件效率。由此可見(jiàn)這些結(jié)果證明了使用氧化鎳替代PED0T:PSS的可能性，既避免了 PED0T:PSS本身所具有的酸性和易吸水的特性。
[0005]最近又有雜志報(bào)道使用摻雜的氧化鎳來(lái)改變其能級(jí)結(jié)構(gòu)，然后使其具有更好的能級(jí)匹配。Ming Yang在2011年報(bào)道中提到，使用pulsed plasma deposit1n的方法制備的得到Cu摻雜的N1并制備成器件；2014年Kyung Ho Kim等人使用sol - gel的方法制備得到Cu摻雜的N1薄膜，并研究了其物理和化學(xué)特性；同年Jong H.Kim等人通過(guò)溶液法制備得到了 Cu摻雜的N1并制備成器件取得較高的效率。以上實(shí)驗(yàn)都是通過(guò)物理方法或者溶液法制備得到Cu-N1，都沒(méi)有得到可以分散的氧化鎳納米粒子界面材料。
[0006]因此，需找一種簡(jiǎn)單的能夠制備得到Cu摻雜的氧化鎳納米粒子界面材料仍是迫切需要解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題:克服目前制備的氧化鎳界面材料存在的制備方法復(fù)雜，反應(yīng)溫度過(guò)高，無(wú)法形成單分散溶液等缺陷。提供一種通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備可分散的Cu摻雜的氧化鎳；通過(guò)控制摻雜的比例可以調(diào)節(jié)氧化鎳的能級(jí)，使得摻雜的氧化鎳具有更好的能級(jí)匹配。
[0008]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種Cu摻雜的氧化鎳納米粒子界面材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)硬脂酸鎳、硬脂酸銅十八醇和十八烯加入三口燒瓶并在氬氣保護(hù)下80°C排氣30min ；
[0011](2)然后加熱到235°C并保持此溫度3h ；
[0012](3)通過(guò)加入乙醇和乙酸乙酯的混合液得到沉淀，然后通過(guò)分散和沉淀進(jìn)一步提純。
[0013]上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明可以使用的薄膜太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管的正型結(jié)構(gòu)(空穴通過(guò)透明電極傳輸以及電子通過(guò)金屬電極傳輸)示意圖；圖2為本發(fā)明可以使用的薄膜太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管的反型結(jié)構(gòu)(空穴通過(guò)金屬電極傳輸以及電子通過(guò)透明電極傳輸)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015](I)硬脂酸鎳、硬脂酸銅十八醇和十八烯加入三口燒瓶并在氬氣保護(hù)下80°C排氣30min ；
[0016](2)然后加熱到235°C并保持此溫度3h ；
[0017](3)通過(guò)加入乙醇和乙酸乙酯的混合液得到沉淀，然后通過(guò)分散和沉淀進(jìn)一步提純；
[0018](4)將提純得到的氧化鎳配制成一定濃度，使用旋涂的方法形成均一的薄膜，并在130°C下退火，然后在進(jìn)行UVO處理；
[0019](5)然后制備成附圖1和2所示的器件結(jié)構(gòu)
[0020]以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種制備能級(jí)可調(diào)控的Cu摻雜的氧化鎳薄膜進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計(jì)思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備可分散的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子，并利用溶液法制備銅摻雜的氧化鎳薄膜；其特征在于: Cu摻雜的氧化鎳納米粒子制備方法簡(jiǎn)單，易分散在有機(jī)溶劑中； 可以通過(guò)溶液法制備氧化鎳薄膜； 該氧化鎳的能級(jí)能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)調(diào)節(jié)Cu的摻雜比例實(shí)現(xiàn)； 該Cu摻雜氧化鎳薄膜能廣泛應(yīng)用在薄膜光電子器件中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子，其特征在于:通過(guò)將鎳和銅的同類(lèi)型的前驅(qū)物和十八醇以及十八烯混合反應(yīng)，并利用乙醇和乙酸乙酯的混合液沉淀和提純，并均勻分散在有機(jī)溶劑中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子的合成方法，其特征在于:所使用的鎳和銅的同類(lèi)型的前驅(qū)物包括硬脂酸鎳-硬脂酸銅、醋酸鎳-醋酸銅等含有相同有機(jī)配體的金屬配合物。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子的合成方法，其特征在于:合成的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子的尺寸為10-100nm ;其分散劑包括甲苯、氯苯、氯仿、二甲苯、辛燒等一種或多種溶劑中。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子的合成方法，其特征在于:合成的Cu摻雜的氧化鎳納米粒子中銅的摻雜比例為0.1% -20%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu摻雜的氧化鎳薄膜的制備，其特征在于:Cu摻雜的氧化鎳薄膜的溶液法制備方法包括旋涂法、噴涂法和刮刀法等溶液制膜法，其膜厚為5 - 200nm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu摻雜的氧化鎳薄膜能使用在薄膜光電子器件中，其特征在于:該摻Cu氧化鎳薄膜作為有效的空穴傳輸材料，其能級(jí)能夠通過(guò)調(diào)控Cu的摻雜比例來(lái)改變，以適合不同的薄膜光電子器件。該薄膜光電子器件包括:有機(jī)太陽(yáng)能電池，無(wú)機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池，有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化太陽(yáng)能電池，有機(jī)發(fā)光二極管以及無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光二極管等。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低溫制備銅摻雜氧化鎳薄膜的方法。該方法首先通過(guò)溶液方法制備得到摻銅的氧化鎳納米顆粒。其制備為將銅和鎳的反應(yīng)前驅(qū)物，硬脂酸鎳和硬脂酸銅十八醇和十八烯按比例反應(yīng)，并通過(guò)加入乙醇和乙酸乙酯的混合液得到沉淀并提純。通過(guò)該方法制備得到的銅摻雜的氧化鎳納米顆粒能夠均勻分散在有機(jī)溶劑中，可以通過(guò)旋涂等方法制備氧化鎳薄膜。該氧化鎳薄膜不僅制備方法簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，并其能級(jí)結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的改變銅的摻雜比例獲得。因此，該摻雜氧化鎳薄膜能夠廣泛使用在薄膜太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管中作為有效的空穴傳輸材料以提高其性能和器件壽命。
【IPC分類(lèi)】H01L51/42, H01L51/50, H01L51/54, H01L51/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105280821
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510557191
【發(fā)明人】曹蔚然, 楊一行, 章婷, 錢(qián)磊
【申請(qǐng)人】蘇州瑞晟納米科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年9月5日