CN106299146A - 基于量子阱结构量子点的白光qled器件及制备方法 - Google Patents

基于量子阱结构量子点的白光qled器件及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于量子阱结构量子点的白光QLED器件及制备方法，器件从下至上依次包括衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层以及顶电极，所述量子点发光层的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红绿蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点。本发明利用基于量子阱结构的单白光量子点材料作为发光体，获得高效的白光QLED器件，一方面器件结构简单，无需采用堆叠工艺，另一方面不存在不同颜色发光体之间的能量传递，减少损耗的问题。本发明可明显改善器件在使用过程中由于不同发光体稳定性不同造成的白光色坐标漂移的问题。

Description

基于量子阱结构量子点的白光QLED器件及制备方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及基于量子阱结构量子点的白光QLED器件及制备方法。
背景技术
量子点作为发光材料，具有高色纯度，高量子产额，发光颜色连续可调以及稳定性好等优点。基于量子点的发光二极管则有轻薄，可柔性等特性，而且适合大面积涂布工艺制备，不但在显示方面有很好的应用前景，而且由于其制备成本低，所以在照明领域也有潜在的优势。
通常获得白光的方法主要是通过三基色混合来制备，因此白光发光二极管的器件结构一般有两种，一是采用RGB三基色的堆叠，也是说在同一器件中有红绿蓝三个颜色的发光层，二是通过红绿蓝三色发光材料掺杂比例的不同在同一发光层中获得白光。然而这两种结构都有各自的缺点，比如三基色堆叠的方法其器件结构复杂，而三基色掺杂的方法由于存在能量传递过程，降低了发光效率，另外对于这两种结构由于三基色发光材料稳定性的不同，都存在在使用过程中白光色坐标漂移的问题。
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基于量子阱结构量子点的白光QLED器件及制备方法，旨在解决现有的白光QLED器件结构复杂、发光效率低以及存在白光色坐标漂移的问题。
本发明的技术方案如下：
一种基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，从下至上依次包括衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层以及顶电极，所述量子点发光层的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红、绿、蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述单白光量子点的阱材料为CdSe、CdS、ZnSe、ZnS或Cdx1Zn1-x1Sey1S1-y1，其中，0≤x1≤1，0≤y1≤1，并且x1和y1不同时为0或不同时为1。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述单白光量子点的壳材料为CdS、ZnSe、ZnS或Cdx2Zn1-x2Sey2S1-y2，其中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，并且x2和y2不同时为0或不同时为1。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述空穴注入层的材料为PEDOT：PSS、氧化钼、氧化镍或HATCN。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述空穴传输层的材料为PVK、TFB、polyTPB、NPB、TAPC、NiO、V2O5、MoO3或WO3。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述电子传输层的材料为Alq3、OXD-7、ZnO或TiO2。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述单白光量子点的阱材料中掺杂Ag、Al、Cu或Mn。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述顶电极的材料为Au、Ag、Cu或Al中的一种。
所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其中，所述白光QLED器件为顶发射或底发射结构。
一种基于量子阱结构量子点的白光QLED器件的制备方法，其中，包括步骤：
A、在含有底电极的衬底表面沉积空穴注入层；
B、在所述空穴注入层表面沉积空穴传输层；
C、在空穴传输层表面沉积量子点发光层，所述量子点发光层的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红、绿、蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点；
D、在量子点发光层表面沉积电子传输层；
E、在电子传输层上制作顶电极。
有益效果：本发明利用基于量子阱结构的单白光量子点材料作为发光体，获得高效的白光QLED器件，一方面器件结构简单，无需采用堆叠工艺，另一方面不存在不同颜色发光体之间的能量传递，减少损耗的问题。本发明可明显改善器件在使用过程中由于不同发光体稳定性不同造成的白光色坐标漂移的问题。
附图说明
图1为本发明基于量子阱结构量子点的白光QLED器件较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明基于量子阱结构量子点的白光QLED器件的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供基于量子阱结构量子点的白光QLED器件及制备方法，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。
请参阅图1，图1为本发明一种基于量子阱结构量子点的白光QLED器件较佳实施例的结构示意图，如图所示，其从下至上依次包括衬底10、底电极20、空穴注入层（HIL）30、空穴传输层（HTL）40、量子点发光层（EML）50、电子传输层（ETL）60以及顶电极70，所述量子点发光层50的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红、绿、蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点。
本发明利用量子阱结构的单白光量子点作为白色发光材料，由于量子阱结构量子点中发光材料独特的二维特性，不但通过壳层包覆钝化了表面缺陷，从而抑制了其对发光的淬灭作用，而且极大降低了多粒子俄歇能量弛豫过程对发光的影响，可以得到高量子产额的发光效果。
本发明可以通过两种方式得到白光，其中一种是：通过在阱材料中掺杂红、绿、蓝不同的发光体得到白光，例如在硫化锌中掺杂Ag(460nm，蓝光)，Cu（530nm，绿光）和Mn（580nm，红光）；另外一种是：构造多层阱结构，通过调节阱材料的组份和厚度得到红绿蓝三种不同的发光，从而使得单一量子点就具有高量子产额的白光发射。
本发明中利用单一尺寸和单一成分的量子点作为白光发光材料，一方面与三基色堆叠结构的白光器件相比，大大简化了制备工艺，可降低生产成本，另一方面与三基色混合结构的白光器件相比，由于不存在不同发光材料之间的能量转移，可以改善器件的发光效率。最后，单一发光材料的使用可以避免三基色白光技术中不同发光材料随着使用时间衰减不同而产生的色坐标漂移问题。
所述单白光量子点的阱材料优选为CdSe、CdS、ZnSe、ZnS或Cdx1Zn1-x1Sey1S1-y1，其中，0≤x1≤1，0≤y1≤1，并且x1和y1不同时为0或不同时为1，但也不限于采用上述材料。
所述单白光量子点的壳材料优选为CdS、ZnSe、ZnS或Cdx2Zn1-x2Sey2S1-y2，其中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，并且x2和y2不同时为0或不同时为1，但也不限于采用上述材料。
所述空穴注入层30的材料优选为PEDOT：PSS、氧化钼、氧化镍或HATCN。
所述空穴传输层40的材料优选为PVK、TFB、polyTPB、NPB、TAPC等导电聚合物，也可以是NiO、V2O5、MoO3或WO3等无机氧化物。
所述电子传输层60的材料优选为Alq3、OXD-7等有机导电材料，也可以为ZnO或TiO2等无机氧化物。
所述单白光量子点的阱材料中掺杂Ag、Al、Cu或Mn，这些半导体材料可以作为不同的发光体掺杂到阱材料中。
所述顶电极70的材料均为Au、Ag、Cu或Al中的一种。
所述白光QLED器件为顶发射或底发射结构，所述白光QLED器件可以为正型或反型器件。
本发明还提供一种基于量子阱结构量子点的白光QLED器件的制备方法较佳实施例，如图2所示，其包括步骤：
S1、在含有底电极的衬底表面沉积空穴注入层；
S2、在所述空穴注入层表面沉积空穴传输层；
S3、在空穴传输层表面沉积量子点发光层，所述量子点发光层的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红、绿、蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点；
S4、在量子点发光层表面沉积电子传输层；
S5、在电子传输层上制作顶电极。
实施例 1
白光QLED器件从下至上依次包括：衬底、底电极、空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、量子点发光层（EML）、电子传输层（ETL）以及顶电极。其中，衬底为玻璃基底，底电极为120nmITO，HIL的材料为PEDOT:PSS(20nm)。HTL的材料为TFB，HTL的厚度是45nm。EML的材料是三层量子阱结构量子点(ZnS/ZnSe:Ag,Cu,Mn/ZnS)，厚度是30纳米。ETL的材料是纳米氧化锌，ETL厚度是20nm。顶电极的材料是Al。
实施例 2
白光QLED器件从下至上依次包括：衬底、底电极、空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、量子点发光层（EML）、电子传输层（ETL）以及顶电极。衬底为玻璃基底，底电极为120nmITO，HIL的材料是PEDOT:PSS(20nm)。HTL的材料是TFB， HTL的厚度是45nm。EML的材料是七层量子阱结构的ZnS/ZnSe:Mn/ZnS/ZnSe:Cu/ZnS/ZnSe:Ag/ZnS量子点，厚度是30纳米。ETL的材料是纳米氧化锌，ETL厚度是25nm。顶电极的材料是Al。
实施例 3
白光QLED器件从下至上依次包括：衬底、底电极、空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、量子点发光层（EML）、电子传输层（ETL）以及顶电极。衬底为玻璃基底，底电极为120nmITO，HIL的材料是PEDOT:PSS(20nm)。HTL的材料是TFB，HTL厚度是45nm。EML的材料是七层量子阱结构的ZnS/CdSe（红色）/ZnS/CdSe（绿色）/ZnS/CdSe（蓝色）/ZnS量子点，厚度是30纳米。ETL的材料是纳米氧化锌，ETL厚度是20nm。顶电极的材料是Al。
综上所述，利用单一白光材料作为发光层，不但器件结构简单而且不存在能量传递的问题，改善了发光效率；同时没有三基色白光器件中不同颜色使用寿命不同的问题，加上量子阱结构导致的高发光量子产额，可以大幅改善器件的性能。
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 (10)

1.一种基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，从下至上依次包括衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层以及顶电极，所述量子点发光层的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红、绿、蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点。
2.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述单白光量子点的阱材料为CdSe、CdS、ZnSe、ZnS或Cdx1Zn1-x1Sey1S1-y1，其中，0≤x1≤1，0≤y1≤1，并且x1和y1不同时为0或不同时为1。
3.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述单白光量子点的壳材料为CdS、ZnSe、ZnS或Cdx2Zn1-x2Sey2S1-y2，其中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，并且x2和y2不同时为0或不同时为1。
4.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述空穴注入层的材料为PEDOT：PSS、氧化钼、氧化镍或HATCN。
5.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层的材料为PVK、TFB、polyTPB、NPB、TAPC、NiO、V2O5、MoO3或WO3。
6.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述电子传输层的材料为Alq3、OXD-7、ZnO或TiO2。
7.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述单白光量子点的阱材料中掺杂Ag、Al、Cu或Mn。
8.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述顶电极的材料为Au、Ag、Cu或Al中的一种。
9.根据权利要求1所述的基于量子阱结构量子点的白光QLED器件，其特征在于，所述白光QLED器件为顶发射或底发射结构。
10.一种基于量子阱结构量子点的白光QLED器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在含有底电极的衬底表面沉积空穴注入层；
B、在所述空穴注入层表面沉积空穴传输层；
C、在空穴传输层表面沉积量子点发光层，所述量子点发光层的材料为量子阱结构的单白光量子点，所述单白光量子点的阱材料中掺杂红、绿、蓝三种发光体或者所述单白光量子点为多层量子阱结构量子点；
D、在量子点发光层表面沉积电子传输层；
E、在电子传输层上制作顶电极。
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