CN106450018A - Qled及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极,在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间设置有第一铁电偶极矩材料层;和/或在所述量子点发光层和所述电子传输层之间设置有第二铁电偶极矩材料层,其中,所述第一铁电偶极矩材料层、所述第二铁电偶极矩材料层为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域,尤其涉及一种QLED及其制备方法。
背景技术
无机纳米晶的量子点发光材料具有出射光颜色饱和、波长可调的优点,而光致、电致发光量子产率高,适合制备高性能显示器件。此外,从制备工艺角度看,量子点发光材料可以在非真空条件下采用旋涂、印刷、打印设备等溶液加工方式制备成膜。所以,以量子点薄膜制备的量子点发光二极管(QLED)成为下一代显示技术的有力竞争者。
通常的,QLED器件包括阳极,空穴注入、传输层,发光层,电子传输、注入层和阴极。根据电极1和电极2的相对位置,即背电极和顶电极,QLED的结构可以分为传统和反型器件两种。其中,空穴注入、传输层用于从外电路向发光层提供可迁移空穴,电子传输层用于提供可迁移电子。电子-空穴在量子点中形成激子,激子通过辐射复合输出光子,进而发光。
在红、绿、蓝三种主色器件中,发蓝光(波长为465nm,Rec.2020)的器件效率和稳定性都较为逊色。探究原因,由于发蓝光量子点的能隙较宽,外壳层的电子亲和势较低,且常用的电子传输层材料,比如氧化锌纳米颗粒的电子亲和势在3.5eV左右,电子注入以及传输会弱于空穴,结果导致产生较多的激子-空穴的三粒子系统。通常空穴对激子的淬灭效果强于电子,所以电子注入不足的蓝光器件会面临更严重的(相较于空穴注入不足的红、绿器件)激子淬灭,进而影响蓝光器件的发光效率、亮度以及稳定性。与之类似,红、绿器件中由于电子注入普遍优于空穴注入,电子在载流子数目中占据优势。虽然II-VI纳米晶材料中电子对激子的淬灭作用弱于空穴,但是仍然对红、绿器件的发光效率、亮度以及稳定性有影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED及其制备方法,旨在解决现有QLED载流子注入不平衡影响器件的发光效率、亮度以及稳定性的问题。
本发明是这样实现的,一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极,在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间设置有第一铁电偶极矩材料层;和/或
在所述量子点发光层和所述电子传输层之间设置有第二铁电偶极矩材料层,
其中,所述第一铁电偶极矩材料层、所述第二铁电偶极矩材料层为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。
以及,一种QLED的制备方法,包括以下步骤:
提供第一电极,在所述第一电极上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极;
在沉积所述量子点发光层之前,还包括沉积第一铁电材料层;和/或
在沉积所述电子传输层之前,还包括沉积第二铁电材料层;
且将设置有所述第一铁电材料层和/或所述第二铁电材料层的器件置于预设外电场中,对所述铁电材料进行偶极矩设定,形成第一铁电偶极矩材料层和/或所述第二铁电偶极矩材料层,制备得到QLED。
本发明提供的QLED,在不改变现有载流子传输材料的基础上,通过在量子点发光层和载流子传输层之间加入铁电材料,并通过预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定。利用此偶极矩有效降低传输层(电子传输层和/或空穴传输层)到量子点发光层之间的载流子(电子和/或空穴)的注入势垒,达到提高电子和/或空穴的注入,改善载流子注入平衡,提高QLED器件性能和稳定性。此外,所述铁电材料阻隔量子点发光层纳米材料和传输层纳米材料之间的直接接触,进而减小因传输层材料如纳米氧化锌带来的大量缺陷态,进而减轻缺陷态造成的激子淬灭效应。本发明提供的QLED的制备方法,只需在现有QLED制备方法基础上,增加第一铁电偶极矩材料层和/或所述第二铁电偶极矩材料层,方法简单,可控性强。
附图说明
图1是本发明实施例提供的含有第一铁电偶极矩材料层的QLED结构示意图;
图2是本发明实施例提供的含有第二铁电偶极矩材料层的QLED结构示意图;
图3是本发明实施例提供的同时含有第一铁电偶极矩材料层、第二铁电偶极矩材料层的QLED结构示意图;
图4是本发明实施例提供的含有第一铁电偶极矩材料层的QLED降低空穴注入势垒的原理示意图;
图5是本发明实施例提供的含有第二铁电偶极矩材料层的QLED降低电子注入势垒的原理示意图。
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1-5,本发明实施例提供了一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极1、空穴注入层2、空穴传输层3、量子点发光层5、电子传输层7和第二电极8,在所述空穴传输层3和所述量子点发光层5之间设置有第一铁电偶极矩材料层4;和/或
在所述量子点发光层5和所述电子传输层7之间设置有第二铁电偶极矩材料层6,
其中,所述第一铁电偶极矩材料层4、所述第二铁电偶极矩材料层6为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。
本发明实施例中,在所述量子点发光层5和传输层(电子传输层7和/或空穴传输层5)之间增加铁电材料,铁电材料置于在外电场中,根据发光二极管的伏安特性,加负向偏压会造成载流子耗尽,但不会对薄膜器件造成明显损耗。铁电材料被外电场极化后,即使外电场消失,仍能保持一定内电场,这样的内电场可以改变载流子的注入势垒。具体的,本发明实施例所述QLED包括三种情形。
结合图1,第一种情形为,一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极1、空穴注入层2、空穴传输层3、第一铁电偶极矩材料层4、量子点发光层5、电子传输层7和第二电极8,其中,所述第一铁电偶极矩材料层4为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。利用负偏压进行偶极矩方向设定时,如图4所示,所述量子点发光层和所述空穴传输层之间的偶极矩方向由前者指向后者,即外预设电场方向。这等效地在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间施加了和外预设电场方向相同的偶极矩电场,当铁电材料被外预设电场极化后,即使外电场消失,仍能保持一定的内电场,该内电场可以改变空穴的注入势垒,其效果可以从真空能级的突变看出:偶极矩产生的电场等效地“上移”了空穴传输层的电子传输能带,从而降低了空穴注入势垒,改善载流子注入平衡,提高QLED器件性能和稳定性。
结合图2,第二种情形为,一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极1、空穴注入层2、空穴传输层3、量子点发光层5、第二铁电偶极矩材料层6、电子传输层7和第二电极8,其中,所述第二铁电偶极矩材料层6为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。利用负偏压进行偶极矩方向设定时,如图5所示,所述电子传输层和所述量子点发光层之间的偶极矩方向由前者指向后者,即外预设电场方向。这等效地在所述电子传输层和所述量子点发光层之间施加了和外预设电场方向相同的偶极矩电场,当铁电材料被外预设电场极化后,即使外电场消失,仍能保持一定的内电场,该内电场可以压低空穴传输层中空穴传输能带的能力,降低空穴注入势垒,其效果可以从真空能级的突变看出:偶极矩产生的电场等效地“上移”了电子传输层的电子传输能带,从而降低了电子注入势垒,改善载流子注入平衡,提高QLED器件性能和稳定性。
结合图3,第二种情形为,一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极1、空穴注入层2、空穴传输层3、第一铁电偶极矩材料层4、量子点发光层5、第二铁电偶极矩材料层6、电子传输层7和第二电极8,其中,所述第一铁电偶极矩材料层4、所述第二铁电偶极矩材料层6为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。该结构的QLED,不仅能够有效降低电子注入势垒,而且能够同时降低空穴注入势垒,从而改善载流子注入平衡,更好地提高QLED器件性能和稳定性。
本发明实施例中,所述铁电材料通常为绝缘材料。作为一个优选实施例,所述铁电材料为钙钛矿结构盐类、水溶性铁电体中的至少一种。进一步优选的,所述钙钛矿结构盐类包括BaTiO3、KNbO3、LiNbO3;所述水溶性铁电体包括磷酸二氢钾、三甘氨酸硫酸盐、罗息盐。作为另一个优选实施例,所述铁电材料为聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物,其中,偏二氟乙烯和三氟乙烯的摩尔含量比为7:3。
进一步优选的,所述第一铁电偶极矩材料层的厚度<10nm;和/或所述第二铁电偶极矩材料层<10nm。该优选的厚度,使得电子或者空穴可以有效地物时铁电材料的电阻影像进行有效遂穿。
此外,所述铁电材料阻隔量子点发光层纳米材料和传输层纳米材料之间的直接接触,进而减小因传输层材料如纳米氧化锌带来的大量缺陷态,进而减轻缺陷态造成的激子淬灭效应。更优选的,所述第一铁电偶极矩材料层的厚度为5nm;和/或所述第二铁电偶极矩材料层为5nm。该优选的厚度,不仅不会增加电阻和驱动电压,反而可以阻隔缺陷态对激子复合的淬灭。
本发明实施例提供的QLED,在不改变现有载流子传输材料的基础上,通过在量子点发光层和载流子传输层之间加入铁电材料,并通过预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定。利用此偶极矩有效降低传输层(电子传输层和/或空穴传输层)到量子点发光层之间的载流子(电子和/或空穴)的注入势垒,达到提高电子和/或的注入,改善载流子注入平衡,提高QLED器件性能和稳定性。此外,所述铁电材料阻隔量子点发光层纳米材料和传输层纳米材料之间的直接接触,进而减小因传输层材料如纳米氧化锌带来的大量缺陷态,进而减轻缺陷态造成的激子淬灭效应。
本发明实施例所述QLED可以通过下述方法制备获得。
以及,本发明实施例还提供了一种QLED的制备方法,包括以下步骤:
提供第一电极,在所述第一电极上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极;
在沉积所述量子点发光层之前,还包括沉积第一铁电材料层;和/或
在沉积所述电子传输层之前,还包括沉积第二铁电材料层;
且将设置有所述第一铁电材料层和/或所述第二铁电材料层的器件置于预设外电场中,对所述铁电材料进行偶极矩设定,形成第一铁电偶极矩材料层和/或所述第二铁电偶极矩材料层,制备得到QLED。
具体的,提供第一电极,在所述第一电极上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极,均可以根据本领域常规方法实现。与常规QLED不同的是,本发明实施例所述QLED在在沉积所述量子点发光层之前,还包括沉积第一铁电材料层;和/或在沉积所述电子传输层之前,还包括沉积第二铁电材料层。进一步通过所述铁电材料进行偶极矩设定,使所述第一铁电偶极矩材料层和/或所述第二铁电偶极矩材料层中保持一定的内电场,进而改善载流子的注入平衡。
进一步的,本发明实施例沉积所述第一铁电材料层、和/或沉积所述第二铁电材料层的方法,包括溶液沉积、溶胶-凝胶、金属氧化物化学气相沉积、外延生长、热蒸发、磁共溅射。
具体的,当所述铁电材料为上述钙钛矿结构盐类、水溶性铁电体中的至少一种时,所述第一铁电材料层和/或沉积所述第二铁电材料层可以通过溶液沉积、溶胶-凝胶、金属氧化物化学气相沉积、外延生长、热蒸发、磁共溅射方法沉积。当所述铁电材料为聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物时,所述第一铁电材料层和/或沉积所述第二铁电材料层可以通过旋涂、Langmuir-Blodgget(LB)膜技术或其他溶液法沉积技术沉积实现。
本发明实施例提供的QLED的制备方法,只需在现有QLED制备方法基础上,增加第一铁电偶极矩材料层和/或所述第二铁电偶极矩材料层,方法简单,可控性强。
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 (8)
1.一种QLED,包括依次层叠设置的第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极,其特征在于,在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间设置有第一铁电偶极矩材料层;和/或
在所述量子点发光层和所述电子传输层之间设置有第二铁电偶极矩材料层,
其中,所述第一铁电偶极矩材料层、所述第二铁电偶极矩材料层为预设外电场对铁电材料进行偶极矩设定后得到的材料层。
2.如权利要求1所述的QLED,其特征在于,所述第一铁电偶极矩材料层的厚度<10nm;和/或
所述第二铁电偶极矩材料层<10nm。
3.如权利要求1所述的QLED,其特征在于,所述铁电材料为钙钛矿结构盐类、水溶性铁电体中的至少一种。
4.如权利要求3所述的QLED,其特征在于,所述钙钛矿结构盐类包括BaTiO3、KNbO3、LiNbO3;所述水溶性铁电体包括磷酸二氢钾、三甘氨酸硫酸盐、罗息盐。
5.如权利要求1所述的QLED,其特征在于,所述铁电材料为聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物,其中,偏二氟乙烯和三氟乙烯的摩尔含量比为7:3。
6.如权利要求1-5任一所述的QLED,其特征在于,所述第一铁电偶极矩材料层的厚度为5nm;和/或
所述第二铁电偶极矩材料层为5nm。
7.一种QLED的制备方法,包括以下步骤:
提供第一电极,在所述第一电极上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和第二电极;
在沉积所述量子点发光层之前,还包括沉积第一铁电材料层;和/或
在沉积所述电子传输层之前,还包括沉积第二铁电材料层;
且将设置有所述第一铁电材料层和/或所述第二铁电材料层的器件置于预设外电场中,对所述铁电材料进行偶极矩设定,形成第一铁电偶极矩材料层和/或所述第二铁电偶极矩材料层,制备得到QLED。
8.如权利要求7所述的QLED的制备方法,其特征在于,沉积所述第一铁电材料层、和/或沉积所述第二铁电材料层的方法,包括溶液沉积、溶胶-凝胶、金属氧化物化学气相沉积、外延生长、热蒸发、磁共溅射。
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