CN106549110A - 一种高效蓝光量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效蓝光量子点发光二极管及其制备方法，该二极管包括基底上形成的阴极，电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极，所述阴极置于底层，由下至上依次是电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极；所述表面修饰层通过修饰下面电子传输层的能带结构来平衡量子点发光二极管中电子和空穴的注入，提高器件的发光效率。本发明有效提升了器件的发光效率，提高了器件的使用寿命等性能。

Description

一种高效蓝光量子点发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明属于量子点发光二极管器件领域，具体涉及一种高效蓝光量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
量子点发光二极管(QD-LED)是使用量子点材料作为发光层应用到有机或聚合物电致发光器件中的一种新型显示器件。由于量子点的发射光谱半峰宽狭窄，并且随着量子点尺寸大小的改变，光谱范围也会发生位移，因而QD-LED器件不仅发光效率高，而且发光范围可覆盖整个可见光谱范围。因而，近几年来，QD-LED器件的研究受到国内外研究小组的广泛关注。
目前蓝光量子点发光二极管的性能相对于红色和绿色量子点发光二极管是较低的，主要由于其中的量子点发光材料-蓝光量子点的量子效率较低。目前提高蓝光量子点发光二极管的性能主要是通过优化蓝光量子点的量子效率来实现，该方法难度大且成本高。本发明采用在传统的蓝光量子点发光二极管结构中加入一层表面修饰层，通过修饰下面电子传输层的能带结构来平衡量子点发光二极管中电子和空穴的注入，达到提高器件性能的目的。
发明内容
发明目的：本发明的目的是设计一种高效的蓝光量子点发光二极管。
本发明的另一目的是提供一种高效的蓝光量子点发光二极管的制备方法。
技术方案：为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高效蓝光量子点发光二极管，包括基底上形成的阴极、电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极，其中阴极置于底层，由下至上依次是电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极。量子点发光二极管在一定电压驱动下，量子点发光层电致发光产生蓝光发光。表面修饰层通过修饰下面电子传输层的能带结构来平衡量子点发光二极管中电子和空穴的注入，提高器件的发光效率。
表面修饰层由含简单脂肪胺基的聚合物构成，其中含简单脂肪胺基的聚合物包括乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)、聚乙烯亚胺(PEI)中的一种或多种。
电子传输层由无机纳米颗粒构成。
电子传输层的厚度为1-100nm，表面修饰层的厚度为1-20nm，量子点发光层的厚度为1-80nm，空穴传输层的厚度为1-60nm，空穴注入层的厚度为1-30nm。
量子点发光层中量子点为核壳结构，核为硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、硒化铅中的一种或者多种，壳为硫化锌、硒化锌中的一种。
上述高效蓝光量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
1)在透明导电玻璃基板上制备电子传输层，并在氮气环境下烧结10-40分钟，烧结温度100－200度；
2)将表面修饰层制备于电子传输层之上，表面修饰层与电子传输层共同在氮气环境下烧结10-40分钟，烧结温度60-200度；
3)将量子点层制备于表面修饰层之上，量子点发光层与电子传输层以及表面修饰层共同在氮气环境下烧结10-40分钟，烧结温度60-200度；
4)将空穴传输层通过蒸镀制备于量子点发光层之上；
5)将空穴注入层通过蒸镀制备于空穴传输层之上；
6)最后制备阳极电极，电极材料为铝、银、金中的一种或几种。
有益效果：本发明的蓝光量子点发光二极管可以通过表面修饰层修饰电子传输层的能带结构达到平衡电子与空穴的注入，增加器件的发光效率的目的。同时，无机纳米颗粒对空气和水气的遮挡，提高了器件的应用寿命等性能。器件的开启电压为3.3V，发光颜色为蓝色，发光颜色随着电压变化具有稳定性，发光波长范围430-440nm；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。
附图说明
图1是蓝光量子点发光二极管结构示意图，其中：1—阴极，2—电子传输层，3—表面修饰层，4—量子点发光层，5—空穴传输层，6—空穴注入层，7—阳极。
具体实施方式：
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
蓝光量子点发光二极管器件，如图1所示，包括基底上形成的阴极1、电子传输层2，表面修饰层3，量子点发光层4，空穴传输层5，空穴注入层6和阳极电极7，阴极置于底层，由下至上分别是电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极。电子传输层可由无机氧化物或掺杂无机氧化物等无机纳米颗粒构成。表面修饰层可由含简单脂肪胺基的聚合物包括乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)、聚乙烯亚胺(PEI)以及两种聚合物组成的复合聚合物材料构成,达到修饰电子传输层的能带结构以平衡电子与空穴的注入，增加器件的发光效率的目的。量子点发光层中采用常见的核壳结构量子点。空穴传输层和空穴注入层均采用目前常规材料，如：分别为HAT-CN和MoO3。其中电子传输层厚30nm,表面修饰层厚4nm，量子点发光层厚30nm,空穴传输层厚20nm，空穴注入层8nm，所述的量子点发光二极管器件在驱动电压大于3.3V时发光颜色随保持稳定，发光颜色为蓝色；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。
上述蓝光量子点发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
(1)在透明导电玻璃基板上旋涂制备电子传输层ZnO，并在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度150度。
(2)将由乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)组成的表面修饰层旋涂制备于电子传输层之上，表面修饰层与电子传输层共同在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度120度；
(3)将量子点层旋涂制备于表面修饰层之上，量子点为核壳结构，核为硒化镉，壳为硫化锌。量子点层制备之后在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度150度。
(4)将空穴传输层HAT-CN通过蒸镀制备于量子点发光层之上；
(5)将空穴注入层MoO3通过蒸镀制备于空穴传输层之上；
(6)最后制备阳极电极，电极材料为铝。
开启电压为3.3V，发光颜色为蓝色；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。
实施例2：
蓝光量子点发光二极管器件，如图1所示，包括基底上形成的阴极1、电子传输层2，表面修饰层3，量子点发光层4，空穴传输层5，空穴注入层6和阳极电极7，阴极置于底层，由下至上分别是电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极，其中电子传输层厚40nm,表面修饰层厚6nm，量子点发光层厚30nm,空穴传输层厚30nm，空穴注入层10nm，所述的量子点发光二极管器件在驱动电压大于3.3V时发光颜色随保持稳定，发光颜色为蓝色；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。
上述蓝光量子点发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
(1)在透明导电玻璃基板上旋涂制备电子传输层ZnO，并在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度150度。
(2)将由聚乙烯亚胺(PEI)组成的表面修饰层旋涂制备于电子传输层之上，表面修饰层与电子传输层共同在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度120度；
(3)将量子点层旋涂制备于表面修饰层之上，量子点为核壳结构，核为硒化镉，壳为硫化锌。量子点层制备之后在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度150度。
(4)将空穴传输层HAT-CN通过蒸镀制备于量子点发光层之上；
(5)将空穴注入层MoO3通过蒸镀制备于空穴传输层之上；
(6)最后制备阳极电极，电极材料为铝。
开启电压为3.3V，发光颜色为蓝色；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。
实施例3：
蓝光量子点发光二极管器件，如图1所示，包括基底上形成的阴极1、电子传输层2，表面修饰层3，量子点发光层4，空穴传输层5，空穴注入层6和阳极电极7，阴极置于底层，由下至上分别是电子传输层，表面修饰层，量子点发光层，空穴传输层，空穴注入层和阳极，其中电子传输层厚50nm,表面修饰层厚8nm，量子点发光层厚30nm,空穴传输层厚40nm，空穴注入层15nm，所述的量子点发光二极管器件在驱动电压大于3.3V时发光颜色随保持稳定，发光颜色为蓝色；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。
上述蓝光量子点发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
(1)在透明导电玻璃基板上旋涂制备电子传输层ZnO，并在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度150度。
(2)将由乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)/聚乙烯亚胺(PEI)复合聚合物组成的表面修饰层旋涂制备于电子传输层之上，表面修饰层与电子传输层共同在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度120度；
(3)将量子点层制备于表面修饰层之上，量子点为核壳结构，核为硒化镉，壳为硫化锌。量子点层旋涂制备之后在氮气环境下烧结20分钟，烧结温度150度。
(4)将空穴传输层HAT-CN通过蒸镀制备于量子点发光层之上；
(5)将空穴注入层MoO3通过蒸镀制备于空穴传输层之上；
(6)最后制备阳极电极，电极材料为铝。
开启电压为3.3V，发光颜色为蓝色；发光亮度大于1000cd/m2,器件效率大于3cd/A。

Claims (6)

1.一种高效蓝光量子点发光二极管，其特征在于：包括基底上形成的阴极（1）、电子传输层（2），表面修饰层（3），量子点发光层（4），空穴传输层（5）空穴注入层（6）和阳极（7），所述阴极（1）置于底层，由下至上依次是电子传输层（2），表面修饰层（3），量子点发光层（4），空穴传输层（5），空穴注入层（6）和阳极（7）；所述表面修饰层（3）通过修饰下面电子传输层（2）的能带结构来平衡量子点发光二极管中电子和空穴的注入，提高器件的发光效率。
2.根据权利要求1所述的高效蓝光量子点发光二极管，其特征在于：所述表面修饰层（3）由含简单脂肪胺基的聚合物构成，所述含简单脂肪胺基的聚合物包括乙氧基化聚乙烯亚胺（PEIE）、聚乙烯亚胺（PEI）中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高效蓝光量子点发光二极管，其特征在于：所述电子传输层（2）由无机纳米颗粒构成。
4.根据权利要求1所述的高效蓝光量子点发光二极管，其特征在于：所述电子传输层（2）的厚度为1-100 nm，表面修饰层（3）的厚度为1-20 nm，量子点发光层（4）的厚度为1-80nm，空穴传输层（5）的厚度为1-60 nm，空穴注入层（6）的厚度为1-30 nm。
5.根据权利要求1所述的高效蓝光量子点发光二极管，其特征在于：所述量子点发光层（4）中量子点为核壳结构，核为硫化镉、硒化镉、碲化镉、硫化铅、硒化铅中的一种或者多种，壳为硫化锌、硒化锌中的一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高效蓝光量子点发光二极管的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）在透明导电玻璃基板上制备电子传输层，并在氮气环境下烧结10-40分钟，烧结温度100－200度；
2）将表面修饰层制备于电子传输层上，表面修饰层与电子传输层共同在氮气环境下烧结10-40分钟，烧结温度60-200度；
3）将量子点层制备于表面修饰层之上，量子点发光层与电子传输层以及表面修饰层共同在氮气环境下烧结10-40分钟，烧结温度60-200度；
4）将空穴传输层通过蒸镀制备于量子点发光层之上；
5）将空穴注入层通过蒸镀制备于空穴传输层之上；
6）最后制备阳极电极，电极材料为铝、银、金中的一种或多种。
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