一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管及其制備方法，發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)依次為陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極；其中，電子傳輸層為[6,6]?苯基?C61?丁酸甲酯PCBM薄膜。制備方法為旋涂法。本發(fā)明的電子傳輸層能有效提高激子復(fù)合幾率和器件的發(fā)光效率，同時(shí)，量子點(diǎn)發(fā)光二極管為典型的三明治結(jié)構(gòu)，采用旋涂法層層組裝，制備方法簡單易行，利于制作大面積的發(fā)光器件，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】
_種量子點(diǎn)發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光器件領(lǐng)域，特別涉及一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLED)由于其具有高亮度，溶液過程穩(wěn)定，帶隙可調(diào)，穩(wěn)定性好，色飽和度高，低耗能，產(chǎn)熱少，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在照明和平板顯示領(lǐng)域受到人們的廣泛關(guān)注。第一代有機(jī)發(fā)光二極管是一種小分子有機(jī)器件，采用三明治夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的有機(jī)雙層結(jié)構(gòu)。但是高效率的QLED需要一個(gè)多層結(jié)構(gòu)來平衡載流子的傳輸，并且便于激子復(fù)合發(fā)光。20世紀(jì)90年代后期，有機(jī)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，由載流子注入層、載流子傳輸層、激子復(fù)合層以及發(fā)光層構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)的器件。多層器件能夠通過真空熱蒸鍍的方法沉積得到，而真空熱沉積法的材料利用率低、擴(kuò)展性差、成本高和圖案化困難。溶液旋涂法可以減少制造成本，經(jīng)過不斷的探索和研究，使用溶液旋涂法組裝的QLED發(fā)光器件得到人們的關(guān)注，使用溶液過程組裝器件大大簡化了加工工藝，便于制作大面積的發(fā)光器件。
[0003]根據(jù)載流子傳輸層的不同，可以將量子點(diǎn)發(fā)光二極管分為無機(jī)載流子傳輸層QLED和有機(jī)載流子傳輸層QLED，雖然無機(jī)載流子傳輸層有一定的空氣穩(wěn)定性，但是空穴和電子不均衡，電子注入速率過大，而空穴注入速率小，這種載流子傳輸速率的不平衡，造成了量子點(diǎn)充電以及熒光淬滅。因此，選擇合適的載流子傳輸層至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管及其制備方法，該量子點(diǎn)發(fā)光二極管電子傳輸層能有效提高激子復(fù)合幾率和器件的發(fā)光效率，同時(shí)，量子點(diǎn)發(fā)光二極管為典型的三明治結(jié)構(gòu)，采用旋涂法層層組裝，制備方法簡單易行，利于制作大面積的發(fā)光器件，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0005]本發(fā)明的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，所述量子點(diǎn)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)依次為陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極；其中，電子傳輸層為[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯PCBM薄膜。
[0006]所述PCBM溶于氯苯中，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為lwt%?2wt%。
[0007]所述陽極包括剛性導(dǎo)電襯底和柔性導(dǎo)電襯底，具體為ITO導(dǎo)電玻璃、FTO導(dǎo)電玻璃、ITO-PET或FTO-PET。
[0008]所述空穴注入層為聚3，4_乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽PED0T:PSS薄膜。
[0009]所述空穴傳輸層為聚[雙(4-苯基)(4_丁基苯基)胺]Poly-TPD薄膜或聚乙烯咔唑PVK薄膜(有機(jī)薄膜)。
[0010]所述量子點(diǎn)發(fā)光層中的量子點(diǎn)為P-型CdSeOZnS量子點(diǎn)或P-型|丐鈦礦型量子點(diǎn)[CH3NH3PbX3 (X = Cl、Br、I) ] 0
[0011]所述陰極為LiF= Al薄膜。真空熱蒸鍍法制備，蒸鍍LiF和Al薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為120?140A，蒸鍍時(shí)間為2?1min。
[0012]本發(fā)明的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備方法，包括:
[0013]采用旋涂法，以導(dǎo)電襯底為陽極，依次在陽極上沉積空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極，即得量子點(diǎn)發(fā)光二極管。
[0014]所述旋涂法的工藝參數(shù)為:低速1000?2000rpm，時(shí)間I?1s;高速4000?6000rpm，時(shí)間 10?30s。
[0015]所述空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層經(jīng)過退火處理。
[0016]本發(fā)明在陽極和空穴傳輸層之間設(shè)置空穴注入層PED0T:PSS薄膜，一定程度上降低了器件的開啟和工作電壓;采用PCBM薄膜作為電子傳輸層可與空穴傳輸層材料形成良好的相分離，與電子傳輸層的載流子迀移率相匹配，便于QLED每層之間良好的能量傳輸。另夕卜，PCBM還具有較好的溶解性能和很高的電子迀移率，從而提高了 QLED的發(fā)光效率。另外，所述量子點(diǎn)發(fā)光二極管采用旋涂法組裝，簡化了 QLED器件的組裝工藝，為大面積器件的制作提供了可能性。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明通過旋涂法制備的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，簡化了組裝工藝，降低組裝成本；PEDOT: PSS作為空穴注入層，既增加了空穴的注入效率，又有效地降低了空穴由ITO陽極注入到Poly-1TD的HOMO能級(jí)之間的能量勢皇;選用高電子迀移率的PCBM作為電子傳輸層，提高了電子-空穴激子復(fù)合幾率，從而提高QLED的發(fā)光效率，在量子點(diǎn)發(fā)光二極管領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明QLED器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是實(shí)施例1以Poly-Tro做空穴傳輸層的QLED器件能級(jí)結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖3是實(shí)施例1的QLED器件發(fā)光的數(shù)碼照片；
[0022]圖4是實(shí)施例2以PVK做空穴傳輸層的QLED器件能級(jí)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0024]實(shí)施例1
[0025]將ITO玻璃依次置于丙酮、乙醇、超純水中，分別超聲清洗20min，清洗完后烘干備用。將清洗干凈的ITO玻璃放在紫外-臭氧儀中處理lOmin。在PED0T:PSS中加入異丙醇(PEDOT: PSS:異丙醇=20:1)調(diào)節(jié)粘度，將配好的PEDOT: PSS的異丙醇溶液用孔徑0.45μπι的水性針式過濾器過濾，除去溶液中微量稍大顆粒物質(zhì)。接下來依次從陽極到陰極制備QLED(能級(jí)結(jié)構(gòu)圖如圖2)，制備順序?yàn)?將過濾好的PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO陽極上，PEDOT:PSS的旋涂工藝是:高速4000rpm，時(shí)間30s，之后放在120°C的熱臺(tái)上退火15min，形成空穴注入層薄膜;將配置好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5 %的Poly-TPD的氯苯溶液沉積于PEDOT: PSS薄膜上，Poly-Tro的旋涂工藝是:低速lOOOrpm，時(shí)間1s，高速4000rpm，時(shí)間30s，之后放在80°C的熱臺(tái)上退火處理，形成Poly-TPD薄膜;將用微流體法制備的CdSeOZnS量子點(diǎn)沉積于Poly-TPD薄膜上，并放置在80°C的熱臺(tái)上退火處理，形成量子點(diǎn)發(fā)光層;將2wt %的PCBM的氯苯溶液沉積于量子點(diǎn)發(fā)光層薄膜上，并置于80°C的熱臺(tái)上進(jìn)行退火處理，形成電子傳輸層；其中，CdSeOZnS溶液和PCBM溶液的旋涂工藝是:低速lOOOrpm，時(shí)間1s，高速4000rpm，時(shí)間30s ；最后真空熱蒸鍍LiF = Al的薄膜，真空熱蒸鍍LiF薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為130A，蒸鍍時(shí)間3min;真空熱蒸鍍Al薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為140A，蒸鍍時(shí)間7min。器件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，所組裝的CdSeOZnS量子點(diǎn)LED器件發(fā)光的數(shù)碼照片圖如圖3所示。
[0026]實(shí)施例2
[0027]將ITO玻璃依次置于丙酮、乙醇、超純水中，分別超聲清洗20min，清洗完后烘干備用。將清洗干凈的ITO玻璃放在紫外-臭氧儀中處理lOmin。在PED0T:PSS中加入異丙醇(PEDOT: PSS:異丙醇=20:1)調(diào)節(jié)粘度，將配好的PEDOT: PSS的異丙醇溶液用孔徑0.45μπι的水性針式過濾器過濾，除去溶液中微量稍大顆粒物質(zhì)。接下來依次從陽極到陰極制備QLED(能級(jí)結(jié)構(gòu)圖如圖4)，制備順序?yàn)?將過濾好的PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO陽極上，PEDOT:PSS溶液的旋涂工藝是:高速4000rpm，時(shí)間30s，之后放在120°C的熱臺(tái)上退火15min，形成空穴注入層薄膜;將配置好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %的PVK的甲苯溶液沉積于PEDOT: PSS薄膜上，隨后放在80°C的熱臺(tái)上退火處理，形成PVK薄膜;將用微流體法制備的CdSeOZnS量子點(diǎn)沉積于PVK薄膜上，Poly-1TD的旋涂工藝是:低速lOOOrpm，時(shí)間1s，高速5000rpm，時(shí)間30s，并放置在80 °C的熱臺(tái)上退火處理，形成量子點(diǎn)發(fā)光層;將2wt%PCBM的氯苯溶液沉積于量子點(diǎn)發(fā)光層薄膜上，并置于80 °C的熱臺(tái)上進(jìn)行退火處理，形成電子傳輸層;其中，CdSeOZnS溶液和PCBM溶液旋涂工藝是:低速lOOOrpm，時(shí)間10s，高速4000rpm，時(shí)間30s。最后真空熱蒸鍍LiF: Al的薄膜，真空熱蒸鍍LiF薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為130A，蒸鍍時(shí)間3min;真空熱蒸鍍Al薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為140A，蒸鍍時(shí)間7min。器件能級(jí)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
[0028]實(shí)施例3
[0029]將ITO玻璃依次置于丙酮、乙醇、超純水中，分別超聲清洗20min，清洗完后烘干備用。將清洗干凈的ITO玻璃放在紫外-臭氧儀中處理lOmin。在PED0T:PSS中加入異丙醇(PEDOT: PSS:異丙醇=20:1)調(diào)節(jié)粘度，將配好的PEDOT: PSS的異丙醇溶液用孔徑0.45μπι的水性針式過濾器過濾，除去溶液中微量稍大顆粒物質(zhì)。接下來依次從陽極到陰極制備QLED(能級(jí)結(jié)構(gòu)圖如圖2)，制備順序?yàn)?將過濾好的PEDOT:PSS溶液旋涂于ITO陽極上，PEDOT:PSS溶液的旋涂工藝是:高速3000rpm，時(shí)間30s，之后放在120°C的熱臺(tái)上退火15min，形成空穴注入層薄膜;將配置好的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5%的Poly-TPD的氯苯溶液沉積于PEDOT: PSS薄膜上，Poly-TPD溶液的旋涂工藝是:低速lOOOrpm，時(shí)間10s，高速6000rpm，時(shí)間30s，并放在80°C的熱臺(tái)上退火處理，形成Poly-TPD薄膜;將P-型鈣鈦礦量子點(diǎn)CH3NH3PbBr3沉積于Poly-TH)薄膜上，并放置在50 0C的熱臺(tái)上退火處理，形成量子點(diǎn)發(fā)光層;將2wt %的PCBM的氯苯溶液沉積于量子點(diǎn)發(fā)光層薄膜上，并置于80°C的熱臺(tái)上進(jìn)行退火處理，形成電子傳輸層；其中，CH3NH3PbBr3量子點(diǎn)溶液和PCBM溶液的旋涂工藝是:低速lOOOrpm，時(shí)間10s，高速4000rpm，時(shí)間30s;最后真空熱蒸鍍LiF = Al的薄膜，真空熱蒸鍍LiF薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為130A，蒸鍍時(shí)間3min;真空熱蒸鍍Al薄膜所用蒸發(fā)源工作電流為140A，蒸鍍時(shí)間7min。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子點(diǎn)發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)依次為陽極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極；其中，電子傳輸層為[6，6]-苯基-C61-丁酸甲酯PCBM薄膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其特征在于:所述陽極為ITO導(dǎo)電玻璃、FTO 導(dǎo)電玻璃、ITO-PET 或 FTO-PET。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其特征在于:所述空穴注入層為聚3，4-乙撐二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸鹽PED0T:PSS薄膜。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其特征在于:所述空穴傳輸層為聚[雙(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]Po Iy-TH)薄膜或聚乙烯咔唑PVK薄膜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其特征在于:所述量子點(diǎn)發(fā)光層中的量子點(diǎn)為P-型CdSeOZnS量子點(diǎn)或P-型鈣鈦礦型量子點(diǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管，其特征在于:所述陰極為LiF= AU^膜。7.一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備方法，包括: 采用旋涂法，以導(dǎo)電襯底為陽極，依次在陽極上沉積空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層和陰極，即得量子點(diǎn)發(fā)光二極管。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于:所述旋涂法的工藝參數(shù)為:低速1000?2000rpm，時(shí)間I?1s;高速4000?6000rpm，時(shí)間10?30s。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于:所述空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層經(jīng)過退火處理。
【文檔編號(hào)】H01L33/06GK106098884SQ201610536681
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】李耀剛, 王艷偉, 李佳慧, 王宏志, 張青紅
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)