CN105140361A - 量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于量子点发光二极管，提供了一种量子点发光二极管及其制备方法。所述量子点发光二极管，包括从下往上依次层叠设置的阳极、红/绿/蓝量子点发光层和阴极，还包括电荷产生层，且所述电荷产生层层叠设置于所述阳极和所述红/绿/蓝量子点发光层之间。所述量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：提供一阳极基板；在所述阳极基板上依次沉积电荷产生层和红/绿/蓝量子点发光层；在所述红/绿/蓝量子点发光层上沉积阴极。
Description
技术领域
本发明属于量子点发光二极管领域，尤其涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
量子点发光二极管(QLED)是一种新型的电致发光器件，它具备高亮度、低功耗、可大面积溶液加工等诸多优势，近年来受到了学术界和产业界的广泛关注。如图1所示，传统的QLED通常由阳极(1’)、空穴注入层(2’)、空穴传输层(3’)、红/绿/蓝量子点发光层(6’)、电子传输层(7’)和阴极(8’)构成，其中，所述电子传输层可兼具电子传输和电子注入功能。由于现有的QLED其红、绿、蓝三色量子点发光材料的最高已占轨道(HOMO)能级都非常深，达到-6.5～-7.0eV，下面以设置有独立的电子传输层和电子注入层的QLED结构进行说明，如图2所示(其中，1’-3’依次为阳极、空穴注入层、空穴传输层、6’-9’依次为红/绿/蓝量子点发光层、电子传输层、阴极和电子注入层)，导致QLED中空穴的注入与传输势垒非常大，使得红/绿/蓝量子点发光层中空穴与电子的复合几率大幅减小(电荷不平衡造成)，最终导致QLED的电流效率(cd/A)与寿命的降低，从而限制了其在电视领域的发展空间。为了使QLED能够应用在电视领域，其发光效率和使用寿命有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有电荷产生层的QLED，旨在解决由于红、绿、蓝三色量子点发光材料较深的HOMO能级导致现有QLED中空穴的注入/传输势垒大、空穴与电子的复合几率低、从而影响QLED的发光效率和使用寿命、进而限制其在电视领域的应用的问题。
本发明的另一目的在于提供一种QLED的制备方法。
本发明是这样实现的，一种QLED，包括从下往上依次层叠设置的阳极、红/绿/蓝量子点发光层和阴极，还包括电荷产生层，且所述电荷产生层层叠设置于所述阳极和所述红/绿/蓝量子点发光层之间。
以及，一种QLED的制备方法，包括以下步骤：
提供一阳极基板；
在所述阳极基板上依次沉积电荷产生层和红/绿/蓝量子点发光层；
在所述红/绿/蓝量子点发光层上沉积阴极。
本发明提供的QLED，引入了电荷产生层，所述电荷产生层能够产生大量的空穴，从而使空穴能够高效地注入所述红/绿/蓝量子点发光层。且所述电荷产生层的加入，降低了空穴注入/传输势垒，使得所述阳极与所述红/绿/蓝量子点发光层之间的能量差大幅降低，空穴能够有效传输到量子点中，从而使所述红/绿/蓝量子点发光层中空穴和电子的复合概率最大化，最终大幅提高QLED的电流效率和使用寿命，进而使得所述QLED能够应用于电视领域，在大幅降低能耗的具有较好的性能和使用寿命。
本发明提供的QLED的制备方法，只需在阳极基板上依次沉积个层材料即可，其工艺简单易控，易于实现产业化。
附图说明
图1是现有技术提供的QLED的结构示意图；
图2是现有技术提供的QLED的能量带隙图；
图3是本发明实施例提供的含有阳极、电荷产生层、量子点发光层和阴极的QLED的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的含有阳极、第一空穴传输层、电荷产生层、量子点发光层和阴极的QLED的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的含有阳极、第一空穴传输层、电荷产生层、第二空穴传输层、量子点发光层和阴极的QLED的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的含有阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、电荷产生层、量子点发光层、电子传输层和阴极的QLED的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的含有阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、电荷产生层、第二空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极的QLED的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图3-7，本发明实施例提供了一种QLED，包括从下往上依次层叠设置的阳极1、红/绿/蓝量子点发光层6和阴极8，其特征在于，还包括电荷产生层4，且所述电荷产生层4层叠设置于所述阳极1和所述红/绿/蓝量子点发光层6之间，如图3所示。
本发明实施例所述QLED，通过引入所述电荷产生层4产生大量的空穴，从而使空穴能够高效地注入所述红/绿/蓝量子点发光层6。且所述电荷产生层4的加入，降低了空穴注入/传输势垒，使得所述阳极1与所述红/绿/蓝量子点发光层6之间的能量差大幅降低，空穴能够有效传输到量子点中，从而使所述红/绿/蓝量子点发光层6中空穴和电子的复合概率最大化，最终大幅提高QLED的电流效率和使用寿命
本发明实施例中，为了提高空穴传输效率，作为优选实施例，所述QLED还包括第一空穴传输层3，所述第一空穴传输层3层叠设置在所述电荷产生层4和所述阳极1之间，如图4所示。
进一步的，为了进一步提高空穴传输效率，特别是将所述电荷产生层4产生的空穴高效注入所述红/绿/蓝量子点发光层6中，作为优选实施例，还包括第二空穴传输层5，所述第二空穴传输层5层叠设置在所述电荷产生层4和所述红/绿/蓝量子点发光层6之间，如图5所示。
本发明实施例中，为了提高电荷迁移率，可以根据实际需要在上述QLED结构中设置空穴注入层、电子注入层、电子传输层的至少一层。
作为一个具体优选实施例，所述QLED，包括从下往上依次层叠设置的阳极1、空穴注入层2、第一空穴传输层3、电荷产生层4、红/绿/蓝量子点发光层6和电子传输层7和阴极8，如图6所示。该结构QLED，能够有效地降低所述阳极1和所述红/绿/蓝量子点发光层6之间的能量差，提高所述红/绿/蓝量子点发光层6中空穴和电子的复合概率，从而提高QLED的电流效率。此外，由于该QLED结构中只含有一层空穴传输层，因此，其制备方法简单，在实际生产中具较好优势。
作为另一个具体优选实施例，所述QLED，包括从下往上依次层叠设置的阳极1、空穴注入层2、第一空穴传输层3、电荷产生层4、第二空穴传输层5、红/绿/蓝量子点发光层6和电子传输层7和阴极8，如图7所示。该结构QLED，在所述电荷产生层4上下各设置一层电荷传输层，能够更加有效地降低所述阳极1和所述红/绿/蓝量子点发光层6之间的能量差，提高所述红/绿/蓝量子点发光层6中空穴和电子的复合概率，从而提高QLED的电流效率，获得性能更好的QLED。
在上述两个具体优选实施例的基础上，还可以进一步在所述电子传输层7和阴极8之间设置电子注入层(图中未标出)。
本发明实施例中，所述阳极1的材料可采用本领域内常用的阳极材料。本发明实施例具体可选用ITO、FTO、CTO中的一种。
所述空穴注入层2的材料可以采用常见的空穴注入材料。作为优选实施例，所述空穴注入层2的材料为有高功函数、高电导率的空穴注入层材料，具体优选为PEDOT:PSS、MoxOy、WxOy中的一种。
所述第一空穴传输层3的材料采用常见的具有较深HOMO能级的空穴传输材料，作为具体优选实施例，所述第一空穴传输层3的材料为PVK、Poly-TPD、TFB中的至少一种。当所述第一空穴传输层3采用两种或两种以上空穴传输材料时，其各组分的比例可为任一比例。
本发明实施例中，所述电荷产生层4由P型有机材料制成。所述P型有机材料具有非常高的空穴迁移率与电导率，能够有效、持续产生大量的空穴，从而使空穴能够高效地注入红/绿/蓝量子点发光层6。作为优选实施例，所述P型有机材料的空穴迁移率≥10-3cm2/(V·S)。
本发明实施例中，所述第二空穴传输层5的材料与所述第一空穴传输层3的材料不同，与所述第一空穴传输层3相比，所述第二空穴传输层5是一种HOMO能级更深、迁移率更高的高性能空穴传输材料。
所述红/绿/蓝量子点发光层6的材料为常见的量子点发光材料。具体的，所述量子点发光材料可以是II-IV族化合物半导体，如CdS或CdSe或CdS/ZnS或CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS；也可以是III-V或IV-VI族化合物半导体，如GaAs或InP和PbS/ZnS或PbSe/ZnS，还可以是I-III-VI2族等半导体纳米晶。所述红/绿/蓝量子点发光层6的厚度为10-100nm。
所述电子传输层7的材料可选优具有搞得电子传输性能的材料，包括但不限于n型氧化锌(ZnO)。
所述电子注入层的材料可为常规的电子注入材料，具体可以选择低功函数的Ca、Ba等金属，也可以选择CsF、LiF、CsCO3等化合物，还可以是其它电解质型电子传输层材料，如PEIE、PEI等。
所述阴极8的材料不受限制，可采用本领域常规的阴极材料，具体可选用金属银、铝作为阴极材料。所述阴极的厚度为80-120nm，具体可为100nm。
本发明实施例提供的QLED，引入了电荷产生层4，所述电荷产生层4能够产生大量的空穴，从而使空穴能够高效地注入所述红/绿/蓝量子点发光层6。且所述电荷产生层4的加入，降低了空穴注入/传输势垒，使得所述阳极1与所述红/绿/蓝量子点发光层6之间的能量差大幅降低，空穴能够有效传输到量子点中，从而使所述红/绿/蓝量子点发光层6中空穴和电子的复合概率最大化，最终大幅提高QLED的电流效率和使用寿命，进而使得所述QLED能够应用于电视领域，在大幅降低能耗的同时具有较好的性能和使用寿命。
本发明实施例所述QLED可以通过下述方法制备获得。
相应地，本发明实施例提供了一种QLED的制备方法，包括以下步骤：
S01.提供一阳极基板；
S02.在所述阳极基板上依次沉积电荷产生层和红/绿/蓝量子点发光层；
S03.在所述红/绿/蓝量子点发光层上沉积阴极。
具体的，上述步骤S01中，所述阳极基板可以采用常规方式实现。进一步的，作为优选实施例，可以对提供的所述阳极基板进行清洁处理、烘干后进行O2plasma处理或者UV-ozone处理。所述清洗方法可以采用常规方法实现，作为具体实施例，可依次使用丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇对所述阳极基板进行超声清洗，清洗时间可分别优选为10-20分钟，具体可为15分钟。待超声完成后将所述阳极基板放置于洁净烘箱内烘干备用。
上述步骤S02中，作为一个优选实施例，还包括在所述阳极基板和所述红/绿/蓝量子点发光层之间制备第一空穴传输层，所述第一空穴传输层沉积在所述阳极基板上。
作为另一个优选实施例，还包括在所述电荷产生层和所述红/绿/蓝量子点发光层之间制备第二空穴传输层，所述第二空穴传输层沉积在所述电荷产生层上。
在上述优选实施例的基础上，进一步的，还包括在所述阳极基板上沉积空穴注入层；和/或
在所述红/绿/蓝量子点发光层和所述阴极之间制备电子传输层和/或电子注入层。
所述空穴注入层、第一空穴传输层、电荷产生层、第二空穴传输层、红/绿/蓝量子点发光层、电子传输层和电子注入层的沉积方法，可以采用常规的方式实现，具体可为旋涂、喷墨打印或其他任何适于溶液加工的沉积方式。且在上述各层沉积完后，还包括对各层进行热处理以除去溶剂，形成致密的膜层。其中，所述红/绿/蓝量子点发光层的热处理方法为在60-100℃条件下加热5-15分钟，具体可在80℃条件下加热10分钟。
作为具体实施例，所述空穴注入层的沉积，根据溶剂性质的不同，可以根据需要在空气或惰性气氛如氮气气氛保护下进行。
上述步骤S03中，所述阴极的沉积优选置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀形成。
当然，应当理解的是，当所述红/绿/蓝量子点发光层设置有电子传输层和/或电子注入层时，所述阴极沉积在所述电子传输层或电子注入层上。
本发明提供的QLED的制备方法，只需在阳极基板上依次沉积个层材料即可，其工艺简单易控，易于实现产业化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种量子点发光二极管，包括从下往上依次层叠设置的阳极、红/绿/蓝量子点发光层和阴极，其特征在于，还包括电荷产生层，且所述电荷产生层层叠设置于所述阳极和所述红/绿/蓝量子点发光层之间。
2.如权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，还包括第一空穴传输层，所述第一空穴传输层层叠设置在所述电荷产生层和所述阳极之间。
3.如权利要求2所述的量子点发光二极管，其特征在于，还包括第二空穴传输层，所述第二空穴传输层层叠设置在所述电荷产生层和所述红/绿/蓝量子点发光层之间。
4.如权利要求1-3任一所述的量子点发光二极管，其特征在于，还包括空穴注入层、电子注入层、电子传输层的至少一层。
5.如权利要求1-3任一所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述电荷产生层由P型有机材料制成。
6.如权利要求5所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述P型有机材料的空穴迁移率≥10-3cm2/(V·S)。
7.一种量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
提供一阳极基板；
在所述阳极基板上依次沉积电荷产生层和红/绿/蓝量子点发光层；
在所述红/绿/蓝量子点发光层上沉积阴极。
8.如权利要求7所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，还包括在所述阳极基板和所述红/绿/蓝量子点发光层之间制备第一空穴传输层，所述第一空穴传输层沉积在所述阳极基板上。
9.如权利要求8所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，还包括在所述电荷产生层和所述红/绿/蓝量子点发光层之间制备第二空穴传输层，所述第二空穴传输层沉积在所述电荷产生层上。
10.如权利要求7-9所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，还包括在所述阳极基板上沉积空穴注入层；和/或
在所述红/绿/蓝量子点发光层和所述阴极之间制备电子传输层和/或电子注入层。
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