NiO作為高功函的p型氧化物半導(dǎo)體，是少數(shù)具有電子阻擋特性的空穴傳輸層材料，應(yīng)用于光電器件有望顯著提高器件性能。但是目前一方面前驅(qū)體溶液原位制備N(xiāo)iO氧化物薄膜的反應(yīng)溫度過(guò)高（>250 °C），另一方面純相NiO膠體納米晶的合成不成熟，導(dǎo)致溶液工藝制備N(xiāo)iO界面層的溫度過(guò)高，嚴(yán)重制約了其在柔性光電器件中的應(yīng)用。基于以上背景，浙江大學(xué)材料系金一政小組從NiO的合成化學(xué)出發(fā)開(kāi)展研究，在p型NiO薄膜的低溫制備與其在溶液工藝光電器件中的應(yīng)用等取得系列進(jìn)展，相關(guān)成果分別發(fā)表于 Advanced Energy Materials 和Nano Letters雜志。
針對(duì)膠體納米晶路線(xiàn)，碩士生奕清和梁驍勇等人在機(jī)理研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)NiO膠體納米晶反應(yīng)活性較高，易被原位還原為Ni金屬。因此，通過(guò)在體系中引入惰性的LiSt作為“保護(hù)配體”吸附在NiO納米晶的表面，從而降低了NiO納米晶的活性（見(jiàn)圖1）。所得到的純相NiO膠體納米晶可在130°C條件下加工成膜，并應(yīng)用于溶液工藝的柔性高分子發(fā)光二極管（PLED）和有機(jī)光伏器件（OPV）中，表現(xiàn)出優(yōu)越的空穴傳輸特性。同時(shí)，研究證明“保護(hù)配體”不僅適用于NiO納米晶的合成，也為控制無(wú)機(jī)膠體納米晶的反應(yīng)活性，制備常規(guī)體系中不穩(wěn)定的膠體納米晶提供了一條新思路。該工作發(fā)表于Nano Letters（2014, 14, (6), 3117-3123, DOI: 10.1021/nl501763z）。
針對(duì)前驅(qū)體反應(yīng)路線(xiàn)，博士生白賽基于溶液燃燒法“自我供給能量”的反應(yīng)特性，在前驅(qū)體溶液中分別引入硝酸鎳作為氧化劑、乙酰丙酮或者甘氨酸作為燃料，通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)體系中燃料的種類(lèi)以及燃料與氧化劑的比例控制體系的氧化還原特性，成功地在較低溫度下（175°C）制備出了均勻致密的純相NiO薄膜。在此基礎(chǔ)上，與蘇州大學(xué)孫寶全課題組、瑞典Linköping大學(xué)Fengling Zhang和Feng Gao等開(kāi)展合作研究，將溶液燃燒法制備的NiO薄膜用于OPV及PLED器件中，器件性能優(yōu)異。該成果發(fā)表于Advanced Energy Materials （2014, 4, (6), DOI: 10.1002/aenm.201301460),并被該雜志以背封面的形式highlight報(bào)道（見(jiàn)圖2）。
上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家863項(xiàng)目、浙江省自然科學(xué)基金杰出青年項(xiàng)目、浙江省科技廳公益科研項(xiàng)目、硅材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)唐仲英傳感中心和浙江大學(xué)高新化學(xué)中心的資助與支持，電鏡方面的工作得到浙江大學(xué)電鏡中心金傳洪教授小組的幫助。
