CN106328786A - 一种qled器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴功能层、量子点发光层、电子功能层和顶电极，所述空穴功能层、所述电子功能层均由无机材料制成，且所述空穴功能层和/或所述电子功能层采用MOCVD法制备获得，其中，所述空穴功能层包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层。本发明提供的QLED器件，提高了器件效率、稳定性和使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于平板显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件。
背景技术
量子点发光二极管(QLED)近年来受到人们越来越多的关注，主要是由于量子点具有色纯度高、发光效率高等优点，加上无机发光材料特有的水氧耐受性和稳定性，使得QLED技术在显示和照明领域的应用具有非常大的前景。
QLED技术来源于有机发光二极管(OLED)，最早的QLED器件只是把量子点(quantumdots)作为发光材料引入到OLED技术中。2011年无机纳米氧化锌作为电子传输材料引入到QLED器件中，氧化锌更高的电子迁移率和稳定性极大提高了QLED器件的效率和稳定性，促使人们看到了QLED技术商业化应用的可能。
目前QLED器件结构中，空穴注入和传输材料还是以有机聚合物PEDOT和TFB、poly-TPD等为主。其中PEDOT自身含有PSS等酸性物质，对透明电极和其他器件功能层都具有潜在破坏作用；而TFB和poly-TPD等有机聚合物空穴传输材料，由于对水氧敏感，以及能级位置(能级浅，靠近真空能级)等原因，成为限制QLED器件效率和稳定性进一步提高的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED器件，旨在解决现有QLED器件中，空穴注入、传输材料多为有机物，或对QLED器件其他功能层有潜在破坏作用，或对水氧敏感、能级位置不佳，导致QLED器件效率和稳定性差的问题。
本发明是这样实现的，一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、 空穴功能层、量子点发光层、电子功能层和顶电极，所述空穴功能层、所述电子功能层均由无机材料制成，且所述空穴功能层和/或所述电子功能层采用MOCVD法制备获得，其中，所述空穴功能层包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层。
本发明提供的QLED器件，具有以下优点：
首先，所述空穴功能层、所述电子功能层均采用无机材料制备获得，形成全无机QLED器件。所述无机材料可以避免对所述QLED器件各功能层造成破坏，同时，所述无机材料的抗水氧渗透性能较好、晶体结构稳定，能够提高所述QLED器件的整体稳定性。此外，所述无机材料的能级深，能够提高所述QLED器件的效率。
其次，本发明通过MOCVD法制备QLED器件中空穴功能层和/或电子功能层，可以减少无机材料的缺陷，改善无机材料的结晶度，使得到的无机材料的缺陷少、结晶度高，不仅提高了电子或者空穴的迁移率/传输能力，而且极大改善了QLED器件的稳定性，延长了QLED器件的使用寿命，提高了QLED器件的整体性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的QLED器件的结构示意图；
图2a是本发明实施例提供的QLED器件不同组分条件下AlxGa1-xN的禁带宽度示意图；
图2b是本发明实施例提供的QLED器件和不同组分条件下AlxGa1-xN的导带能级示意图。
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1、2a、2b，本发明实施例提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5和顶电极6，所述空穴功能层3、所述电子功能层5均由无机材料制成，且所述空穴功能层3和/或所述电子功能层5采用MOCVD法制备获得，其中，所述空穴功能层3包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层5包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层。
具体的，本发明实施例中，所述衬底1的选择没有明确限制，可以采用柔性衬底，也可以采用硬质衬底，如玻璃衬底。所述底电极2、所述量子点发光层4、所述顶电极6均可以采用本领域的常规材料和厚度，本发明实施例没有严格限定。
由于有机材料的迁移率低，采用有机材料制备传输层得到的QLED器件内阻高，且有机材料对水氧敏感，影响了QLED器件的整体稳定性。本发明实施例中，所述空穴功能层3、所述电子功能层5均由无机材料制成。采用无机材料制成的所述空穴功能层3、所述电子功能层5，可以避免对所述QLED器件其他各功能层造成破坏，同时，所述无机材料的抗水氧渗透性能较好、能级深，能够提高所述QLED器件的效率和整体稳定性。
QLED器件中，通常采用无机纳米材料作为载流子传输层，而无机纳米材料比表面大、缺陷多，一方面会引入大量的无辐射复合中心，降低QLED器件的发光效率；另一方面这些缺陷位置都是引起QLED器件衰减的地方，减少了QLED器件的使用寿命。有鉴于此，本发明实施例所述空穴功能层3采用MOCVD法制备获得；和/或所述电子功能层5采用MOCVD法制备获得，或者所述电子功能层5采用无机纳米氧化锌。通过所述MOCVD法制备QLED器件中空穴功能层3和/或所述电子功能层5，可以减少无机材料的缺陷，改善无机材料的结晶度，使得到的无机材料的缺陷少、结晶度高，不仅提高了载流子(电 子、空穴)的迁移率/传输能力，而且极大改善了QLED器件的稳定性，延长了QLED器件的使用寿命，提高了QLED器件的整体性能。
具体的，本发明实施例中，所述空穴功能层3空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层。优选的，所述空穴功能层3为p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p型AlxGa1-xAsyP1-y、p型AlxGa1-xN中的至少一种形成的材料层，其中，所述x、y的取值范围满足：0≤x≤1，0≤y≤1。此处，应当理解，所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层可以采用各不相同的材料制成，当然，所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层的两层或三层可同为p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p型AlxGa1-xAsyP1-y或p型AlxGa1-xN。本发明实施例可以通过调整所述p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p型AlxGa1-xAsyP1-y或p型AlxGa1-xN的材料组份、掺杂浓度等来优化空穴功能层3的迁移率和能级位置，最终使得针对不同红绿蓝发光量子点材料来说，电子和空穴都具有最小的注入势垒以及平衡的载流子注入。
当然，值得注意的是，当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层的两层或三层采用同类型材料时，并不表示各层完全一致。具体的，当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型InxGa1-xN时，各层x的取值范围不同；当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型AlxGa1-xAsyP1-y时，各层x的取值范围不同，各层y的取值范围不同；当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型GaN:Mg时，各层Mg的掺杂浓度不同。当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型AlxGa1-xN时，各层x的取值范围不同。
进一步的，本发明实施例通过所述MOCVD方法制备高迁移率、高稳定性的p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p型AlxGa1-xAsyP1-y或p型AlxGa1-xN，作为所述QLED器件的空穴功能层3，从而改善所述QLED器件的传输性能和稳定性。
更进一步，所述空穴功能层3的厚度D1优选满足：0＜D1≤1000nm。若所述空穴功能层3的厚度过高，则电阻较大，影响所述QLED的性能。
本发明实施例中，所述电子功能层5包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层。优选的，所述电子功能层5为无机纳米氧化锌、n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y、n型GaSb或n型AlxGa1-xN中的至少一种形成的材料层，其中，所述x、y的取值范围满足：0≤x≤1，0≤y≤1。此处，应当理解，所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层可以采用各不相同的材料制成，当然，所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层的两层或三层可同为n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y或n型AlxGa1-xN。本发明实施例可以通过调整所述n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y或n型AlxGa1-xN的材料组份、掺杂浓度等来优化电子功能层5的迁移率和能级位置，最终使得针对不同红绿蓝发光量子点材料来说，电子和空穴都具有最小的注入势垒以及平衡的载流子注入。其中，图2a、图2b分别表示不同组份条件下AlxGa1-xN的禁带宽度和导带能级示意图。
当然，值得注意的是，当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层的两层或三层采用同类型材料时，并不表示各层完全一致。具体的，当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的两层或三层同为n型AlxGa1-xAsyP1-y时，各层x的取值范围不同，各层y的取值范围不同；当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的两层或三层同为n型GaN:Si/GaN双层结构时，各层Si的掺杂浓度不同；当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的两层或三层同为n型AlxGa1-xN时，各层x的取值范围不同。
进一步的，本发明实施例通过所述MOCVD方法制备无机纳米氧化锌、n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y或n型GaSb，作为所述QLED器件的电子功能层5，从而改善电子的注入和传输能力，从而有效地提高了QLED器件的整体性能。
更进一步，所述电子功能层5的厚度D1优选满足：0＜D2≤1000nm。若所述电子功能层5的厚度过高，则电阻较大，影响所述QLED的性能。
作为最佳实施例，所述空穴功能层3为p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p 型AlxGa1- xAsyP1-y中的至少一种形成的材料层，所述电子功能层5为无机纳米氧化锌、n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y、n型GaSb中的至少一种形成的材料层，其中，所述x、y的取值范围满足：0≤x≤1，0≤y≤1，且所述空穴功能层3和所述电子功能层5均采用MOCVD法制备获得。
最佳实施例中，所述空穴功能层3和所述电子功能层5都由无机材料制成，且均采用MOCVD方法制备获得。由此得到的所述空穴功能层3和所述电子功能层5结晶度高、缺陷少，极大改善了QLED器件的载流子注入和传输效率，提高了QLED器件的效率和器件稳定性。
由于红绿蓝量子点发光材料中，不同的核壳结构和材料组份以及发光峰位，具有不同的能级结构。因此，除了迁移率之外，本发明实施例还可以根据选择的量子点发光材料来针对性地调节载流子传输材料的能级位置，从而达到降低注入势垒的目的。而高迁移率和优化的界面能级会极大的改善QLED的传输能力，并通过平衡载流子的注入，提高QLED器件效率。
作为一个具体优选实施例，提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5和顶电极6，所述空穴功能层3、所述电子功能层5均由无机材料制成，且所述空穴功能层3和/或所述电子功能层5采用MOCVD法制备获得，所述空穴功能层3包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层5包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层，其中，所述量子点发光层4由红色量子点CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/ZnSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnSe/ZnS中的至少一种制成，更优选为所述量子点发光层4由红色量子点CdSe/ZnS制成，且所述空穴传输层为MOCVD法制备的In0.8Ga0.2N，所述电子传输层为无机纳米氧化锌。
作为一个具体优选实施例，提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5和顶电极6，所述空穴功能层3、所述电子功能层5均由无机材料制成，且所述空穴功能层3和/ 或所述电子功能层5采用MOCVD法制备获得，所述空穴功能层3包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层5包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层，其中，所述量子点发光层4由蓝色量子点CdZnS/ZnS、ZnSe/ZnS、CdZnSe/ZnS中的至少一种制成，更优选为所述量子点发光层4由蓝色量子点CdZnS/ZnS制成，且所述空穴传输层为MOCVD法制备的In0.2Al0.8N，所述电子传输层为MOCVD法制备的Al0.6Ga0.4As0.6P0.4。
作为一个具体优选实施例，提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5和顶电极6，所述空穴功能层3、所述电子功能层5均由无机材料制成，且所述空穴功能层3和/或所述电子功能层5采用MOCVD法制备获得，所述空穴功能层3包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层5包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层，其中，所述量子点发光层4由绿色量子点CdSe/ZnSe/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、CdSe/CdS/ZnSe/ZnS中的至少一种制成，更优选为所述量子点发光层4由绿色量子点CdSe/ZnSe/ZnS制成，且所述空穴传输层为MOCVD法制备的In0.2Ga0.8N，所述电子传输层为MOCVD法制备的In0.1Ga0.9As0.8P0.2。
本发明实施例提供的QLED器件，具有以下优点：
首先，所述空穴功能层、所述电子功能层均采用无机材料制备获得，形成全无机QLED器件。所述无机材料可以避免对所述QLED器件各功能层造成破坏，同时，所述无机材料的抗水氧渗透性能较好、晶体结构稳定，能够提高所述QLED器件的整体稳定性。此外，所述无机材料的能级深，能够提高所述QLED器件的效率。
其次，本发明实施例通过MOCVD法制备QLED器件中空穴功能层和/或电子功能层，可以减少无机材料的缺陷，改善无机材料的结晶度，使得到的无机材料的缺陷少、结晶度高，不仅提高了电子或者空穴的迁移率/传输能力，而 且极大改善了QLED器件的稳定性，延长了QLED器件的使用寿命，提高了QLED器件的整体性能。
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 (9)
1.一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴功能层、量子点发光层、电子功能层和顶电极，其特征在于，所述空穴功能层、所述电子功能层均由无机材料制成，且所述空穴功能层和/或所述电子功能层采用MOCVD法制备获得，其中，所述空穴功能层包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的至少一层，所述电子功能层包括电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的至少一层。
2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴功能层为p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p型AlxGa1-xAsyP1-y、p型AlxGa1-xN中的至少一种形成的材料层，其中，所述x、y的取值范围满足：0≤x≤1，0≤y≤1，
且当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型InxGa1-xN时，各层x的取值范围不同；
当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型AlxGa1-xAsyP1-y时，各层x的取值范围不同，各层y的取值范围不同；
当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型GaN:Mg时，各层Mg的掺杂浓度不同；
当所述空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层中的两层或三层同为p型AlxGa1-xN时，各层x的取值范围不同。
3.如权利要求2所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴功能层的厚度D1满足：0＜D1≤1000nm。
4.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述电子功能层为无机纳米氧化锌、n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y、n型GaSb、n型AlxGa1-xN中的至少一种形成的材料层，其中，所述x、y的取值范围满足：0≤x≤1，0≤y≤1，
且当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的两层或三层同为n型AlxGa1-xAsyP1-y时，各层x的取值范围不同，各层y的取值范围不同；
当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的两层或三层同为n型GaN:Si/GaN双层结构时，各层Si的掺杂浓度不同；
当所述电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层中的两层或三层同为n型AlxGa1-xN时，各层x的取值范围不同。
5.如权利要求4所述的QLED器件，其特征在于，所述电子功能层的厚度D2满足：0＜D2≤1000nm。
6.如权利要求1-5任一所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴功能层为p型InxGa1-xN、p型GaN:Mg、p型AlxGa1-xAsyP1-y、p型AlxGa1-xN中的至少一种形成的材料层，所述电子功能层为无机纳米氧化锌、n型GaN:Si/GaN双层结构、n型AlxGa1-xAsyP1-y、n型GaSb、n型AlxGa1-xN中的至少一种形成的材料层，其中，所述x、y的取值范围满足：0≤x≤1，0≤y≤1，且所述空穴功能层和所述电子功能层均采用MOCVD法制备获得。
7.如权利要求1-5任一所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点发光层由红色量子点CdSe/ZnS制成，且所述空穴传输层为MOCVD法制备的In0.8Ga0.2N，所述电子传输层为无机纳米氧化锌。
8.如权利要求1-5任一所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点发光层由蓝色量子点CdZnS/ZnS制成，且所述空穴传输层为MOCVD法制备的In0.2Al0.8N，所述电子传输层为MOCVD法制备的Al0.6Ga0.4As0.6P0.4。
9.如权利要求1-5任一所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点发光层由绿色量子点CdSe/ZnSe/ZnS制成，且所述空穴传输层为MOCVD法制备的In0.2Ga0.8N，所述电子传输层为MOCVD法制备的In0.1Ga0.9As0.8P0.2。
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