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]日前有機太陽能電池(0PV)，無機薄膜太陽能電池(比如:銅銦鎵砸(CIGS)和鈣鈦礦(perovskite)太陽能電池)，有機發(fā)光二極管(OLED)和量子點發(fā)光二極管(QLED)都取得了很大的進展。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。與有機材料相比，卻很少有人關(guān)注無機HTL的發(fā)展。
[0003]在很多的P型的無機HTL中，氧化鎳引起了很大的關(guān)注。因為氧化鎳具有一個很寬帶隙和很深的價帶(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，比如具有一個很好能級結(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上就報道過使用氧化鎳作為HTL，制備得到的solar cell效率高達10% ;Zhu等人2014年在Angew.Chem.1nt.Ed.雜志上也報道了使用氧化鎳作為HTL，得到較高的器件效率。由此可見這些結(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]最近又有雜志報道使用摻雜的氧化鎳來改變其能級結(jié)構(gòu)，然后使其具有更好的能級匹配。Ming Yang在2011年報道中提到，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。以上實驗都是通過物理方法或者溶液法制備得到Cu-N1，都沒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題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的問題: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)溫度過高，無法形成單分散溶液等缺陷。提供一種通過簡單的方法制備可分散的Cu摻雜的氧化鎳；通過控制摻雜的比例可以調(diào)節(jié)氧化鎳的能級，使得摻雜的氧化鎳具有更好的能級匹配。
[0008]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(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)通過加入乙醇和乙酸乙酯的混合液得到沉淀，然后通過分散和沉淀進一步提純。
[0013]上述說明僅是本發(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，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。本發(fā)明的【具體實施方式】由以下實施例及其附圖詳細給出。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明可以使用的薄膜太陽能電池和發(fā)光二極管的正型結(jié)構(gòu)(空穴通過透明電極傳輸以及電子通過金屬電極傳輸)示意圖；圖2為本發(fā)明可以使用的薄膜太陽能電池和發(fā)光二極管的反型結(jié)構(gòu)(空穴通過金屬電極傳輸以及電子通過透明電極傳輸)示意圖。
【具體實施方式】
[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)通過加入乙醇和乙酸乙酯的混合液得到沉淀，然后通過分散和沉淀進一步提純；
[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]以上對本發(fā)明實施例所提供的一種制備能級可調(diào)控的Cu摻雜的氧化鎳薄膜進行了詳細介紹，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實施例的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制，凡依本發(fā)明設(shè)計思想所做的任何改變都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種通過簡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單，易分散在有機溶劑中； 可以通過溶液法制備氧化鎳薄膜； 該氧化鎳的能級能夠簡單地通過調(diào)節(jié)Cu的摻雜比例實現(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:通過將鎳和銅的同類型的前驅(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，其能級能夠通過調(diào)控Cu的摻雜比例來改變，以適合不同的薄膜光電子器件。該薄膜光電子器件包括:有機太陽能電池，無機薄膜太陽能電池，有機/無機雜化太陽能電池，有機發(fā)光二極管以及無機量子點發(fā)光二極管等。
【專利摘要】本發(fā)明公開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)，并通過加入乙醇和乙酸乙酯的混合液得到沉淀并提純。通過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溶劑中，可以通過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單，價格低廉，并其能級結(jié)構(gòu)能夠通過簡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】H01L51/42, H01L51/50, H01L51/54, H01L51/46
【公開號】CN105280821
【申請?zhí)枴緾N201510557191
【發(fā)明人】曹蔚然, 楊一行, 章婷, 錢磊
【申請人】蘇州瑞晟納米科技有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年9月5日