CN106384768B - 一种ZnON、QLED器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种ZnON、QLED器件及其制备方法，方法包括步骤：将Zn源、N源和Li源混合，然后加入溶剂，再加入单乙醇胺，在惰性气体保护氛围下，于120‑160℃温度下加热搅拌，直至溶液澄清为止。本发明溶液法及合适比例制成的ZnON应用到QLED中，提高了载流子的迁移率，提升了空穴的注入能力，进一步平衡空穴和电子的注入。另外，通过加入少量的Li元素，提高了N在ZnON中掺杂可能性，使得N元素更容易掺杂，亦通过将前驱体再氮气氛围下退火，降低ZnON氧化成ZnO的几率。

Description

一种ZnON、QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种ZnON、QLED器件及其制备方法。
背景技术
在QLED和OLED器件中，常用金属氧化物替代传输层中的有机物来提高器件的稳定性。常见的替代空穴传输层的金属氧化物有氧化钼、氧化镍、氧化铜和氧化钒等，利用这些金属氧化物制备的器件的稳定性确实有所改善，但器件的效率和性能有所降低，这主要是因为这些金属氧化物的迁移率要低于有机物的迁移率。因此，需要对这些金属氧化物进行改进，使其能同时提高器件稳定性和效率。
目前有一些文献报道了ZnON（氧氮化锌）具有较高的迁移率，被广泛应用到TFT器件中，因此我们亦想通过在QLED中引入ZnON来提高载流子的迁移率，进而提高载流子的注入能力，但是这些ZnON大多是使用真空设备通过物理的方法制备，不适合溶液法制备QLED器件，且其掺杂比例不适合应用到QLED器件中。因此需要开发一种溶液法合成合适掺杂比例的ZnON，并应用到QLED器件中，提高器件的载流子迁移率，进而提高器件的性能。
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ZnON、QLED器件及其制备方法，旨在解决现有ZnON的合成方法、ZnON的合成比例不适合应用到QLED器件中的问题。
本发明的技术方案如下：
一种ZnON的制备方法，其中，包括步骤：
将Zn源、N源和Li源混合，然后加入溶剂，再加入单乙醇胺，在惰性气体保护氛围下，于120-160℃温度下加热搅拌，直至溶液澄清为止。
所述的ZnON的制备方法，其中，按摩尔比计，Li:N:Zn=(1-y):(9-x):(90+x)，其中0<x<9，0<y<1。
所述的ZnON的制备方法，其中，所述Zn源为乙酸锌，所述N源为乙酸铵。
所述的ZnON的制备方法，其中，所述Li源为乙酸锂。
所述的ZnON的制备方法，其中，所述溶剂为二甲基亚砜或者为乙二醇单甲醚溶液。
一种ZnON ，其中，采用如上任一所述的ZnON的制备方法制备而成。
一种QLED器件，其中，所述QLED器件自下而上依次包括衬底、底电极、ZnON层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和顶电极；所述ZnON层的材料为如上所述的ZnON。
所述的QLED器件，其中，ZnON层中，按摩尔比计，N掺杂比例小于Li、N与Zn的总摩尔数的10%。
所述的QLED器件，其中，所述ZnON层的厚度在30-50nm之间。
一种QLED器件的制备方法，其中，包括步骤：
A、在衬底上依次制备底电极和ZnON层，所述ZnON层的材料为如上所述的ZnON；
B、在ZnON层上依次制备空穴传输层和量子点发光层，然后在量子点发光层上制备电子传输层；
C、在电子传输层上制备顶电极，然后进行封装，得到QLED器件。
有益效果：本发明通过溶液法制备ZnON，提高了空穴的注入能力，进而提高器件的空穴电子复合的比例，使QLED在提高稳定性的同时提高器件的效率。
附图说明
图1为本发明一种QLED器件较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明一种QLED器件的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种ZnON、QLED器件及其制备方法，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ZnON的制备方法较佳实施例，其包括步骤：
将Zn源、N源和Li源混合，然后加入溶剂，再加入单乙醇胺，在惰性气体保护氛围下，于120-160℃温度下加热搅拌，直至溶液澄清为止。
上述步骤具体为，将Zn源（如乙酸锌）、N源（如乙酸铵）和Li源（如乙酸锂）加入到三口烧瓶中混合，然后加入DMSO(二甲基亚砜)或者乙二醇单甲醚溶液作为溶剂，再加入单乙醇胺，在惰性气体氮气或者氩气的保护氛围下，进行120-160℃（如140℃）加热搅拌，直至溶液澄清为止。
本发明中，按摩尔比计，Li:N:Zn=(1-y):(9-x):(90+x)，其中0<x<9，0<y<1。由于红绿蓝三种不同颜色的QLED器件，其电子和空穴的注入速率不同，因此针对不同颜色的QLED器件，需要使用不同掺杂比例的ZnON。随着发光波长的蓝移，逐渐增加氮掺杂的比例，但是最终的氮掺杂比例小于上述总摩尔数的10%，即氮掺杂比例小于上述Li、N与Zn的总摩尔数的10%。过高的比例会导致ZnON的带隙降低，对可见光有大量的吸收，反而抑制器件性能。
本发明通过溶液法制备ZnON，并通过合适的比例提高了空穴的注入能力，进而提高器件的空穴电子复合的比例，使QLED在提高稳定性的同时提高器件的效率。另外，由于单独掺杂N元素比较困难，所以掺入少量的Li元素更有利于N元素的掺杂，利于形成ZnON。
制备ZnON的具体实施例如下：
实施例1
将10mmol醋酸锌、0.9mmol的乙酸铵和0.1mmol的乙酸锂，加入到三口烧瓶中，然后加入100ml乙二醇单甲醚和5ml的单乙醇胺溶液，通入保护气体氮气排气15min，然后继续在氮气保护氛围下120℃加热回流，直至溶液为澄清溶液为止。
实施例2
将9.5mmol乙酸锌、0.1mmol的乙酸铵和0.1mmol的乙酸锂，加入到三口烧瓶中，然后加入100ml二甲亚砜和5ml的单乙醇胺溶液，通入保护气体氮气排气15min，然后继续在氮气保护氛围下150℃加热回流，至溶液成为澄清溶液为止。
本发明提供一种ZnON，其中，采用如上任一所述的ZnON的制备方法制备而成。
结合图1所示，图1为本发明的一种QLED器件较佳实施例的结构示意图，如图所示，其中，所述QLED器件自下而上依次包括衬底1、底电极2、ZnON层3、空穴传输层4、量子点发光层5、电子传输层6和顶电极7；所述ZnON层3的材料为如上所述的ZnON。本发明将溶液法及合适比例制成的ZnON应用到QLED中，提高了载流子的迁移率，提升了空穴的注入能力，进一步平衡空穴和电子的注入。
结合图2所示，图2为本发明的一种QLED器件的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S100、在衬底上依次制备底电极和ZnON层，所述ZnON层的材料为如上所述的ZnON；
步骤S100中，在衬底上制备底电极，然后使用旋涂的方法在底电极上旋涂ZnON溶液，其转速在1000rpm-6000rpm之间，然后在氮气氛围中230-300℃（如270℃）退火，得到ZnON层。该ZnON层的厚度可以在30-50nm之间，如40nm，具体厚度可以由ZnON溶液的浓度和转速来控制。本发明通过将ZnON溶液在氮气氛围下退火，可降低ZnON氧化成ZnO的几率。
S200、在ZnON层上依次制备空穴传输层和量子点发光层，然后在量子点发光层上制备电子传输层；
本发明所述空穴传输层可以为NiO、CuO、CuS中的一种，亦可以为TFB、PVK、Poly-TPD、TCTA、CBP等中的一种或多种。所述量子点发光层的材料可以为常见的红光量子点、绿光量子点、蓝光量子点和黄光量子点以及红外光量子点和紫外光量子点中的至少一种。所述电子传输层可以为常见的具有电子传输性能的n型ZnO、TiO2，亦可以是低功函数的Ca、Ba等金属还可以是ZrO2、CsF、LiF、CsCO3和Alq3等化合物材料或者为其它高性能的电子传输材料。
S300、在电子传输层上制备顶电极，然后进行封装，得到QLED器件。
步骤S300中，在电子传输层上通过蒸镀的方式制备一层如100nm的顶电极，待蒸镀完成后，对其进行封装，得到QLED。本发明可以使用常用的机器封装也可以使用简单的手动封装。其中，所述顶电极可以为Ag、Al、Cu、Au、合金电极中的一种。
本发明将溶液法及合适比例制成的ZnON应用到QLED中，提高了载流子的迁移率，提升了空穴的注入能力，进一步平衡空穴和电子的注入。另外，通过加入少量的Li元素，提高了N在ZnON中掺杂可能性，使得N元素更容易掺杂，亦通过将前驱体在氮气氛围下退火，降低ZnON氧化成ZnO的几率。
制备QLED器件的具体实施例如下：
（1）、首先在含有ITO衬底上通过旋涂的方法沉积一层ZnON，该ZnON层的厚度约为40nm；
（2）、紧接着在ZnON层上通过旋涂的方沉积一层TFB空穴传输层，空穴传输层的厚度约为35nm；
（3）、然后将绿光量子点，通过旋涂的方法沉积到TFB空穴传输层上，其厚度约为20nm左右；
（4）、在量子点发光层上继续沉积一层ZnO电子传输层，其厚度约为30nm；
（5）、最后沉积一Al顶电极，通过热蒸发的方式蒸镀，其厚度约为100nm；
（6）、待器件蒸镀完成后，对其进行封装，通过手动封装紫外胶，然后对其紫外灯照射，得到QLED器件。
综上所述，本发明提供的一种ZnON、QLED器件及其制备方法。本发明溶液法及合适比例制成的ZnON应用到QLED中，提高了载流子的迁移率，提升了空穴的注入能力，进一步平衡空穴和电子的注入。另外，通过加入少量的Li元素，提高了N在ZnON中掺杂可能性，使得N元素更容易掺杂，亦通过将前驱体在氮气氛围下退火，降低ZnON氧化成ZnO的几率。
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ZnON的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将Zn源、N源和Li源混合，然后加入溶剂，再加入单乙醇胺，在惰性气体保护氛围下，于120-160℃温度下加热搅拌，直至溶液澄清为止。
2.根据权利要求1所述的ZnON的制备方法，其特征在于，按摩尔比计，Li:N:Zn=(1-y):(9-x):(90+x)，其中0<x<9，0<y<1。
3.根据权利要求1所述的ZnON的制备方法，其特征在于，所述Zn源为乙酸锌，所述N源为乙酸铵。
4.根据权利要求1所述的ZnON的制备方法，其特征在于，所述Li源为乙酸锂。
5.根据权利要求1所述的ZnON的制备方法，其特征在于，所述溶剂为二甲基亚砜或者为乙二醇单甲醚溶液。
6.一种ZnON ，其特征在于，采用如权利要求1~5任一所述的ZnON的制备方法制备而成。
7.一种QLED器件，其特征在于，所述QLED器件自下而上依次包括衬底、底电极、ZnON层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和顶电极；所述ZnON层的材料为权利要求6所述的ZnON。
8.根据权利要求7所述的QLED器件，其特征在于，ZnON层中，按摩尔比计，N掺杂比例小于Li、N与Zn的总摩尔数的10%。
9.根据权利要求7所述的QLED器件，其特征在于，所述ZnON层的厚度在30-50nm之间。
10.一种QLED器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在衬底上依次制备底电极和ZnON层，所述ZnON层的材料为权利要求6所述的ZnON；
B、在ZnON层上依次制备空穴传输层和量子点发光层，然后在量子点发光层上制备电子传输层；
C、在电子传输层上制备顶电极，然后进行封装，得到QLED器件。
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