CN106784397A - 一种Al掺杂氧化物、制备方法及QLED - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种Al掺杂氧化物、制备方法及QLED，方法包括步骤：A、在硫化物中加入铝源，然后加水混合得到混合液；B、将混合液超声一段时间；C、将超声后的混合液在150‑200℃下反应3‑24h，待反应液降到室温后，依次过滤和清洗得到Al掺杂氧化物。本发明采用溶液法来对氧化物掺杂Al，整个制备过程，无需真空条件和真空设备，工艺简单，效率高，成本低。通过本发明的方法可改变氧化物的功函数，使得氧化物的功函数和金属电极的功函数更加匹配，进而更有利于载流子的传输，同时制备得到的氧化物作为电子传输层具有优良的透光性，提高器件的性能。

Description

一种Al掺杂氧化物、制备方法及QLED
技术领域
本发明涉及平板显示领域，尤其涉及一种Al掺杂氧化物、制备方法及QLED。
背景技术
量子点发光二极管（QLED）因其具有可调节的波长、高色纯的发光、窄的发光光谱、可溶液法制备等优点而被广泛的研究。目前限制QLED大规模商用的主要问题在于其自身的稳定性；所以研究者逐渐将目标转向了使用无机物来替代其中的有机层。例如采用常见的氧化物（氧化锌、氧化钛、氧化锡和氧化锆等）作为无机电子注入层；或者采用常见的氧化物（氧化钼、氧化钨、氧化钒、氧化铜、氧化镍等）作为空穴注入层。虽然这些氧化物被大量应用到器件中，并且取得了不错的结果，但是器件的性能和稳定性仍需要进一步提高。因此出现了大量的掺杂氧化物的文献报道，例如Cs掺杂TiO2、ZnO 或Al掺杂ZnO、MoO3等。通过掺杂这些氧化物，提高了其载流子的传输效率、导电性以及载流子的有效阻挡作用和光学增强效果。
2015年Jian Liu等人在《Advanced Materials》杂志上表的文章中，通过使用共蒸的方法同时蒸镀氧化钼和Al，然后通过改变Al的混合比例来改变氧化钼的功函数，并将铝掺杂氧化钼和混合物作为电子传输层制备成反型的器件，取得了优于传统器件的性能。但该技术是使用蒸镀的方法来实现掺杂，需要昂贵的真空设备和复杂真空系统，工艺复杂、效率低，且成本高。
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一种Al掺杂氧化物、制备方法及QLED，旨在解决现有的氧化物掺杂方法工艺复杂、效率低且成本高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种Al掺杂氧化物的制备方法，其中，包括步骤：
A、在硫化物中加入铝源，然后加水混合得到混合液；
B、将混合液超声一段时间；
C、将超声后的混合液在150-200℃下反应3-24h，待反应液降到室温后，依次过滤和清洗得到Al掺杂氧化物。
所述的制备方法，其中，所述步骤B中，超声处理的时间为5-30min。
所述的制备方法，其中，所述步骤B中，超声处理的功率为100-600W。
所述的制备方法，其中，所述硫化物为二硫化钼、二硫化钨或者二硫化钒。
所述的制备方法，其中，所述铝源为硫化铝。
所述的制备方法，其中，所述硫化铝占硫化铝与硫化物总量的质量百分比为40-55%。
一种Al掺杂氧化物，其中，采用如上所述的制备方法制成。
一种QLED，其中，所述QLED的电子传输层的材料为如上所述的Al掺杂氧化物。
所述的QLED，其中，所述QLED为正型器件或反型器件；所述正型器件依次包括：含有底电极的衬底、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极；所述反型器件依次包括：含有底电极的衬底、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、顶电极。
所述的QLED，其中，所述空穴注入层和/或空穴传输层的材料为如上所述的Al掺杂氧化物。
有益效果：本发明采用溶液法来对氧化物掺杂Al，整个制备过程，无需真空条件和真空设备，工艺简单，效率高，成本低。通过本发明的方法可改变氧化物的功函数，使得氧化物的功函数和金属电极的功函数更加匹配，进而更有利于载流子的传输，同时制备得到的氧化物作为电子传输层具有优良的透光性，提高器件的性能。
附图说明
图1为本发明一种Al掺杂氧化物的制备方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明一种QLED第一实施例的结构示意图。
图3为本发明一种QLED第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种Al掺杂氧化物、制备方法及QLED，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Al掺杂氧化物的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其包括步骤：
S1、在硫化物中加入铝源，然后加水混合得到混合液；
S2、将混合液超声一段时间；
S3、将超声后的混合液在150-200℃下反应3-24h，待反应液降到室温后，依次过滤和清洗得到Al掺杂氧化物。
本发明通过使用溶液法，将Al掺杂到氧化物中，通过掺杂使得氧化物中形成了M-O-Al化学键（M为钼、钨或钒），并可以通过掺杂的比例，改变氧化物的功函数，使得氧化物的功函数和金属电极的功函数更加匹配，提高器件的性能进而更有利于载流子的传输。将上述方法制备得到的氧化物作为电子传输层，可使电子传输层具有优良的透光性。也就是说，本发明的Al掺杂氧化物可降低载流子的注入势垒，应用到QLED器件中提高器件性能。
具体的，所述硫化物优选为二硫化钼、二硫化钨或者二硫化钒，如此，所制备得到的Al掺杂到氧化物可以是Al掺杂氧化钼、氧化钨或者氧化钒。
进一步，所述铝源为硫化铝，其可以与前述的硫化物共同反应生成所需的Al掺杂氧化物。优选的，所述硫化铝占混合物（硫化铝与硫化物总量）的质量百分比为40-55%，即硫化铝占硫化铝+二硫化钼（或者二硫化钨、二硫化钒）的质量百分比为40-55%，如40%、50%或55%。在此比例下制得的Al掺杂氧化物适合作为电子传输层的材料。
另外，所述硫化铝占混合物的质量百分比还可以为0.05-1%，即硫化铝占硫化铝+二硫化钼（或者二硫化钨、二硫化钒）的质量百分比为0.05-1%，如0.05%、0.5%或1%。在此比例下制得的Al掺杂氧化物适合作为空穴传输层和/或空穴注入层的材料，即通过添加少量的Al，可降低空穴注入势垒，也提高了氧化物的空穴注入能力。
进一步，所述步骤S2中，超声处理的时间优选为5-30min，例如10min或20min等。所述步骤S2中，超声处理的功率优选为100-600W，例如200W或者400W等。
在步骤S3中，反应完毕并冷却至室温后，可将反应液溶解过滤，得到溶液后，对溶液使用乙醇/正己烷进行清洗得到Al掺杂氧化物，然后将Al掺杂氧化物分散到水中或者乙醇中。
本发明还提供一种Al掺杂氧化物，其采用如上所述的制备方法制成。
本发明还提供一种QLED，所述QLED的电子传输层的材料为如上所述的Al掺杂氧化物。进一步，所述QLED为正型器件或反型器件。
对于正型器件来说，其依次包括：含有底电极的衬底、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极。对于反型器件来说，其依次包括：含有底电极的衬底、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、顶电极。除了上述电子传输层采用上述Al掺杂氧化物外，在制备空穴传输层和/或空穴注入层时，也可添加少量的Al，也可降低空穴注入势垒，也提高了氧化物的空穴注入能力，具体的添加比例在前文已有详述。
下面通过具体实施例来说明本发明的Al掺杂氧化物的制备方法。
将11mg的二硫化钼和9mg的硫化铝加入30ml的超纯水中，使用超声波粉碎仪在200w的功率下超声15min，然后将混合液转入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在200℃下反应12h，待反应液降到室温以后，使用0.2um 的滤头对反应液进行过滤，然后通过使用乙醇和正己烷的溶液对Al掺杂氧化钼进行清洗，然后将Al掺杂氧化钼分散到乙醇中，并将该溶液标记为ME1。
将19.8mg的二硫化钼和0.2mg的硫化铝加入30ml的超纯水中，使用超声波粉碎仪在200w的功率下超声15min，然后将混合液转入50ml聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在200℃下反应12h，待反应液降到室温以后，使用0.2um 的滤头对反应液进行过滤，然后通过使用乙醇和正己烷的溶液对Al掺杂氧化钼进行清洗，然后将Al掺杂氧化钼分散到乙醇中，并将该溶液标记为MH1。
下面通过具体实施例来说明本发明的QLED的制备方法。
1）、正型器件制备
a、如图2所示，在含有底电极11的衬底10上沉积一层空穴注入层12，所述空穴注入层12可以是采用上述MH1溶液制备；
b、在空穴注入层12表面沉积一层空穴传输层13，所述空穴传输层13的材料可以是TFB、PVK、Poly-TPD、TCTA、CBP等或者为其任意组合的混合物，亦可以是PEDOT:PSS、NiO、CuO、V2O5或CuS等；
c、将量子点发光层14沉积到空穴传输层13上，所述量子点发光层14的材料可以是红光量子点、绿光量子点、蓝光量子点、黄光量子点、红外量子点和紫外光量子点中的至少一种或几种；
d、将前述制备的ME1溶液沉积到量子点发光层14上得到电子传输层15，具体可通过旋涂的方法沉积，电子传输层15的厚度优选为40nm，然后在60℃条件下退火15min；
e、在电子传输层15上沉积顶电极16，所述顶电极16可以为Ag、Al、Cu、Au或合金电极；
f、待器件蒸镀完成后，对其进行封装即可。
2）、反型器件制备
a、如图3所示，在含有底电极21的衬底20上制作电子传输层22，具体可通过旋涂的方法将ME1溶液沉积在底电极21上，所述电子传输层22的厚度优选为40nm 厚，然后在60℃条件下退火15min；
b、紧接着在电子传输层22上沉积一层量子点发光层23，所述量子点发光层23的材料可以是红光量子点、绿光量子点、蓝光量子点、黄光量子点、红外量子点和紫外光量子点中的至少一种或几种；
c、然后在量子点发光层23表面沉积一层空穴传输层24，该空穴传输层24可以为MH1溶液制备；
d、然后在空穴传输层表24面沉积一顶电极25，所述顶电极25可以为Ag、Al、Cu、Au或合金电极；
e、待器件蒸镀完成后，对其进行封装即可。
综上所述，本发明使用溶液法制备Al掺杂氧化物，降低了制备成本，有利于卷对卷的应用；降低了载流子的注入势垒，将其作为电子传输层时，使得氧化物的功函数和常见的电极功函数接近，降低了电子的注入势垒；本发明具有更好的适用性，通过改变掺杂的比例可以改变氧化物的功函数，可以使其对不同的电极都有较好的能级匹配。
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Al掺杂氧化物的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、在硫化物中加入铝源，然后加水混合得到混合液；
B、将混合液超声一段时间；
C、将超声后的混合液在150-200℃下反应3-24h，待反应液降到室温后，依次过滤和清洗得到Al掺杂氧化物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，超声处理的时间为5-30min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，超声处理的功率为100-600W。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫化物为二硫化钼、二硫化钨或者二硫化钒。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝源为硫化铝。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述硫化铝占硫化铝与硫化物总量的质量百分比为40-55%。
7.一种Al掺杂氧化物，其特征在于，采用如权利要求1所述的制备方法制成。
8.一种QLED，其特征在于，所述QLED的电子传输层的材料为如权利要求7所述的Al掺杂氧化物。
9.根据权利要求8所述的QLED，其特征在于，所述QLED为正型器件或反型器件；所述正型器件依次包括：含有底电极的衬底、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极；所述反型器件依次包括：含有底电极的衬底、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、顶电极。
10.根据权利要求9所述的QLED，其特征在于，所述空穴注入层和/或空穴传输层的材料为如权利要求7所述的Al掺杂氧化物。
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