CN106206972B - 量子点发光层制备方法、量子点发光二极管及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开量子点发光层制备方法、量子点发光二极管及制备方法，方法包括步骤：制备量子点发光层，然后通过原位配体交换的方法将量子点发光层浸入短链配体溶液中1s~10min后取出，随后用与短链配体溶液相同的溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体。本发明通过对量子点发光层进行原位配体交换，克服了量子点表面配体影响分散性的问题。通过原位配体交换，调整量子点之间的空间距离，并通过选择最优链长的配体而实现高效率量子点发光二极管器件。本发明原位配体交换法，方法简单，实现成本较低，适合低成本大规模器件制备。
Description
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种量子点发光层制备方法、量子点发光二极管及制备方法。
背景技术
近年来，随着显示技术的快速发展，以半导体量子点材料作为发光层的量子点发光二极管（QLED）受到了广泛的关注。其色纯度高、发光效率高、发光颜色可调以及器件稳定等良好的特点使得量子点发光二极管在平板显示、固态照明等领域具有广泛的应用前景。
尽管通过对量子点材料的改进以及QLED器件结构的不断优化，QLED的性能（包括器件效率和寿命）得到了大幅度的提高，但是其效率与产业化生产的要求还相差较远。在量子点发光二极管器件中，量子点膜中量子点之间的相互作用会很大程度影响该层膜的光电特性，从而影响器件的性能。
在合成结束之后对量子点表面的配体进行交换是目前比较普遍的方式，但该方法也存在一定的问题。量子点表面的配体影响其在有机溶剂中的分散性，因此在配体交换过程中引入的配体可能会造成量子点的分散性不好，特别是对于一些链长较短的配体分子，经常会出现量子点无法分散的问题，因此无法形成均匀性较好的量子点薄膜。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点发光层制备方法、量子点发光二极管及制备方法，旨在解决现有量子点发光层表面配体影响其在有机溶剂中分散性的问题。
本发明的技术方案如下：
一种量子点发光层的制备方法，其中，包括步骤：
制备量子点发光层，然后通过原位配体交换的方法将量子点发光层浸入短链配体溶液中1s~10min后取出，随后用与短链配体溶液相同的溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体。
所述的量子点发光层的制备方法，其中，所述短链配体溶液是由短链配体溶解在有机溶剂中配制而成。
所述的量子点发光层的制备方法，其中，所述短链配体为1,2-乙二硫醇、1-丙硫醇、1-丁硫醇、1-辛硫醇、1-十二硫醇、1-十八硫醇或1,2-苯二甲硫醇。
所述的量子点发光层的制备方法，其中，所述有机溶剂为醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂和腈类溶剂中的一种或多种。
一种量子点发光二极管，其中，自下而上依次包括：衬底、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层及顶电极；其中，所述量子点发光层采用如上任一所述的量子点发光层的制备方法制备而成。
所述的量子点发光二极管，其中，所述衬底为ITO衬底。
所述的量子点发光二极管，其中，所述空穴注入层的材料为PEDOT：PSS。
所述的量子点发光二极管，其中，所述空穴传输层的材料为poly-TPD、TFB、NiO、MoO3及其复合物中的一种。
所述的量子点发光二极管，其中，所述量子点发光层的材料为CdSe/ZnS、CdS/ZnSe或CdZnS/ZnS。
一种如上任一所述的量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
A、在衬底上依次制备空穴注入层和空穴传输层；
B、在空穴传输层上制备量子点发光层，然后通过原位配体交换的方法将量子点发光层浸入短链配体溶液中1s~10min后取出，随后用与短链配体溶液相同的溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体；
C、在量子点发光层上依次制备电子传输层以及顶电极，形成QLED。
有益效果：本发明通过对量子点发光层进行原位配体交换，克服了量子点表面配体影响其分散性的问题。通过原位配体交换，调整量子点之间的空间距离，从而得到效率最优化。
附图说明
图1为本发明一种量子点发光二极管的制备方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明一种量子点发光二极管较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种量子点发光层制备方法、量子点发光二极管及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明的一种量子点发光层的制备方法较佳实施例，其中，包括步骤：制备量子点发光层，然后通过原位配体交换的方法将量子点发光层浸入短链配体溶液中1s~10min后取出，随后用与短链配体溶液相同的溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体。
一般情况下，溶液法合成的核壳结构量子点（如CdSe/ZnSe、CdZnS/ZnS）或者基于渐变壳的量子点的表面通常会存在一些长链表面配体，该类表面配体可以为但不限于1-十八烯、十八烷基胺、十八烯酸、三辛胺、三辛基氧膦、三辛基膦、十八烷基膦酸及9-十八烯胺等长链分子。在纳米材料合成过程中，该类表面配体能一方面控制材料的形貌和增强材料在有机溶剂中的分散性，减少团聚。另一方面，对于量子点材料，这些配体能够钝化表面，提高发光效率。在量子点薄膜中，这些表面配体分子决定了量子点之间的空间距离，并影响该层膜的光电学特性。配体分子的链越长，其成膜后量子点之间的空间距离会越大，因此量子点之间的能量传递会相对较小，从而量子点膜（即量子点发光层）能够保持较高的荧光发光效率。然而，对于量子点发光二极管器件，量子点之间的空间距离较大会影响载流子在量子点膜中的传输，从而影响器件的电流和亮度。因此，通过有效方式控制量子点膜（即量子点发光层）中量子点之间的空间距离是提高QLED器件发光效率的一个重要途径。
本发明将通过原位配体交换的方法将量子点膜中的长链表面配体替换方式来控制量子点膜中量子点的空间距离。通过选择合适链长的配体分子，可以有效的控制量子点之间的距离，从而可以达到量子点发光效率和电学传输的平衡。
具体实现步骤为：预先配制好短链配体溶液，在空穴传输层上通过旋涂、打印或喷涂等方法制备量子点发光层，量子点发光层制备结束后，将所述量子点发光层浸入短链配体溶液中一定时间后取出，浸入时间可以为1s~10min（如100s或5min）。浸泡结束后，用与短链配体溶液相同的溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体。即当短链配体溶液是由短链配体溶解在乙腈中配制而成时，采用乙腈冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体。
本发明所述短链配体溶液是由短链配体溶解在特定有机溶剂中配制而成。所述有机溶剂可以为醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂和腈类溶剂中的一种或多种。例如，将硫醇类的配体溶解在乙醇等醇类溶剂，乙醚等醚类溶剂，丙酮等酮类溶剂，乙腈等腈类溶剂，或者其他有机溶剂及其有机溶剂的混合溶剂中。本发明所述短链配体可以为1,2-乙二硫醇、1-丙硫醇、1-丁硫醇、1-辛硫醇、1-十二硫醇、1-十八硫醇或1,2-苯二甲硫醇。所述短链配体在有机溶剂中的溶解度可以为0.1%~10%（如5%）。
本发明的一种量子点发光二极管较佳实施例，其中，自下而上依次包括：衬底、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层及顶电极；其中，所述量子点发光层采用如上任一所述的量子点发光层的制备方法制备而成。通过上述方法，制成的本发明量子点发光二极管发光效率高及电学传输性能优异。
所述衬底可以为但不限于ITO衬底，所述衬底作为阳极。所述空穴注入层的材料可以为但不限于PEDOT：PSS。所述空穴传输层的材料可以为但不限于poly-TPD、TFB等有机传输材料，或NiO、MoO3等无机传输材料及其复合物。
所述量子点发光层的材料可以为但不限于CdSe/ZnS、CdS/ZnSe、CdZnS/ZnS等核壳量子点材料或者基于渐变壳的量子点材料。所述电子传输层的材料可以为但不限于ZnO、Cs2CO3等无机材料或Alq3等有机材料。
图1为本发明的一种量子点发光二极管的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中，包括步骤：
S100、在衬底上依次制备空穴注入层和空穴传输层；
本发明所述空穴注入层和空穴传输层均可以通过旋涂、打印及喷涂等溶液法或者真空蒸镀、溅射等真空方法制备。
S200、在空穴传输层上制备量子点发光层，然后通过原位配体交换的方法将量子点发光层浸入短链配体溶液中1s~10min后取出，随后用与短链配体溶液相同的溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体；
S300、在量子点发光层上依次制备电子传输层以及顶电极，形成QLED。
现有技术中在合成量子点结束之后，直接对量子点表面的配体进行交换，致使配体交换过程中引入的配体造成量子点在有机溶剂中的分散性不好。本发明通过对量子点膜进行原位配体交换，克服了量子点表面配体影响其分散性的问题。且通过选择合适链长的配体分子，可以有效的控制量子点之间的距离，从而可以达到量子点发光效率和电学传输的平衡。
需说明的是，本发明不限于上述制备正置结构的量子点发光二极管，本发明的量子点发光层还可用于制备反置结构的量子点发光二极管。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
结合图1所示，图1为本实施例中量子点发光二极管的结构示意图，如图所示，自下而上依次包括：ITO衬底1、PEDOT：PSS空穴注入层2、poly-TPD空穴传输层3、CdSe/ZnS量子点发光层4、ZnO电子传输层5及Al顶电极6。
上述量子点发光二极管的制备步骤如下：
在ITO衬底上依次制备底电极、PEDOT：PSS空穴注入层和poly-TPD空穴传输层后，在poly-TPD空穴传输层上制备一层CdSe/ZnS量子点发光层，其表面配体为十八烯酸。量子点发光层退火后，将量子点发光层浸入1,2-乙二硫醇的的乙腈溶液中，随后再用乙腈溶液冲洗量子点发光层表面，除去多余的1,2-乙二硫醇。该步骤完成原位配体交换。随后再在量子点发光层上制备ZnO电子传输层及Al顶电极。
综上所述，本发明提供的一种量子点发光层制备方法、量子点发光二极管及制备方法。本发明通过对量子点发光层进行原位配体交换，克服了量子点表面配体影响分散性的问题。通过原位配体交换，调整量子点之间的空间距离，并通过选择最优链长的配体而实现高效率量子点发光二极管器件。本发明原位配体交换法，方法简单，实现成本较低，适合低成本大规模器件制备。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (12)
1.一种量子点发光层的制备方法，其特征在于，包括步骤：
制备量子点发光层，对量子点发光层退火后，将量子点发光层浸入短链配体溶液中后取出，随后用溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体；
所述溶剂为与短链配体溶液相同的溶剂。
2.根据权利要求1所述的量子点发光层的制备方法，其特征在于，所述量子点发光层浸在短链配体溶液中的时间为1s~10min。
3.根据权利要求1所述的量子点发光层的制备方法，其特征在于，所述短链配体溶液是由短链配体溶解在有机溶剂中配制而成。
4.根据权利要求3所述的量子点发光层的制备方法，其特征在于，所述短链配体为1,2-乙二硫醇、1-丙硫醇、1-丁硫醇、1-辛硫醇、1-十二硫醇、1-十八硫醇或1,2-苯二甲硫醇。
5.根据权利要求3所述的量子点发光层的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂和腈类溶剂中的一种或多种。
6.一种量子点发光二极管，其特征在于，依次包括：阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层及阴极；其中，所述量子点发光层采用如权利要求1~5任一所述的量子点发光层的制备方法制备而成。
7.根据权利要求6所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述阳极为ITO。
8.根据权利要求6所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述空穴注入层的材料为PEDOT：PSS。
9.根据权利要求6所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述空穴传输层的材料为poly-TPD、TFB、NiO、MoO3及其复合物中的一种。
10.根据权利要求6所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层的材料为CdSe/ZnS、CdS/ZnSe或CdZnS/ZnS。
11.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括：
在阳极上依次制备空穴注入层和空穴传输层；
在空穴传输层上制备量子点发光层，对量子点发光层退火后，将量子点发光层浸入短链配体溶液中后取出，随后用溶剂冲洗量子点发光层的表面以除去残留的短链配体；
所述溶剂为与短链配体溶液相同的溶剂；
在量子点发光层上依次制备电子传输层以及阴极，形成QLED。
12.根据权利要求11所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述量子点发光层浸在短链配体溶液中的时间为1s~10min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |