CN106816545A - 量子点发光二极管及其制作方法、阵列基板、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种量子点发光二极管，包括：在衬底基板上依次形成的第一电极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层，在量子点发光层和所述电子传输层之间形成有与电子传输层相配合使得所述量子点发光层的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围的缓冲层。本发明还涉及量子点发光二极管的制作方法、阵列基板、显示装置。本发明的有益效果是：缓冲层的设置使得所述量子点发光层的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围，促进量子点发光层中空穴、电子的平衡。

Description

量子点发光二极管及其制作方法、阵列基板、显示装置
技术领域
本发明涉及液晶产品制作技术领域，尤其涉及一种量子点发光二极管及其制作方法、阵列基板、显示装置。
背景技术
量子点(quantum dots)，又称半导体纳米晶，作为一种新型的纳米荧光材料，与传统的有机荧光燃料相比有着很多的优点，具有宽激发光谱、窄发射谱、高荧光强度、发光波长可调、光和热及化学稳定性好，使得其在光电子学领域具有广阔的应用前景。量子点有机发光器件具有低功耗、高效率、响应速度快和重量轻等优点，可以大面积成膜，更主要的是由于无机材料本身的物理性质可以克服OLED(有机发光二极管，Organic Light-EmittingDiode)中的有机发光材料的热衰变、光化学衰变等问题，极大的延长器件使用寿命，是一种具有巨大的学术价值和良好的商业前景的光电子器件。
目前，传统的有机-无机杂化QLED(量子点发光二极管，Quantum dot light-emitting diode)器件中，量子点发光层夹在有机空穴传输层和无机电子传输层中间的三明治结构，其中，有机空穴传输材料的HOMO(已占有电子的能级最高的轨道称为最高已占轨道，用HOMO表示)能级位于-5.0eV-6.0eV范围，量子点价带能级位于-6.0eV-7.0eV范围，存在较大的空穴注入势垒；另外，多数有机空穴传输材料的迁移率＜10-4cm2V-1S-1，不利于器件中的空穴注入和传输。而无机电子传输材料多采用具有较高的电子迁移率(10-3cm2V-1S-1)ZnO纳米粒子薄膜，有利于器件中电子的注入和传输。从而导致器件中电子空穴注入不平衡，电荷传输效率不一致，电子传输效率高，空穴传输效率低，造成量子点发光层注入电荷不平衡，导致电流密度升高，存在漏电流的情况。量子点发光二极管效率也相对较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种量子点发光二极管及其制作方法、阵列基板、显示装置，促进量子点发光层中空穴、电子的平衡。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种量子点发光二极管，包括：在衬底基板上依次形成的第一电极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层，在量子点发光层和所述电子传输层之间形成有与电子传输层相配合使得所述量子点发光层的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围的缓冲层。
进一步的，所述缓冲层采用的材料满足以下条件：原子层厚度≤3nm；电子迁移率为104-106cm2/V·s的量级。
进一步的，所述缓冲层采用的材料为石墨烯。
进一步的，所述缓冲层的厚度是所述电子传输层的厚度的1％-20％。
进一步的，所述电子传输层采用的材料可以是有机电子传输材料或氧化锌，所述有机电子传输材料包括：2,9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉、1，3，5-二(1-苯基-lH-苯并咪唑-2-基)苯、8-羟基喹啉铝Alq3、3-(联苯-4-基)-5(4-叔丁基苯基)-4H-1，2，4-三唑、或双[2-(2-吡啶基)苯酚]铍。
本发明提供一种阵列基板，包括衬底基板以及设置于所述衬底基板上的上述的量子点发光二极管。
本发明还提供一种显示装置，包括上述的量子点发光二极管。
本发明还提供一种量子点发光二极管的制作方法，包括以下步骤：
在衬底基板上形成第一电极层；
在所述第一电极层之上形成空穴注入层；
在所述空穴注入层之上形成空穴传输层；
在所述空穴传输层之上形成量子点发光层；
在所述量子点发光层之上形成缓冲层；
在所述缓冲层之上形成电子传输层；
在所述电子传输层之上形成第二电极层。
进一步的，在所述量子点层之上形成缓冲层具体包括：
利用旋涂工艺在所述量子点发光层上采用石墨烯制备缓冲层。
进一步的，在所述缓冲层之上形成电子传输层具体包括:
利用旋涂工艺、蒸镀工艺或磁控溅射工艺在所述缓冲层上制备电子传输层。
本发明的有益效果是：缓冲层的设置使得所述量子点发光层的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围，促进量子点发光层中空穴、电子的平衡。
附图说明
图1表示本发明实施例中量子点发光二极管结构示意图；
图2表示现有技术中量子点发光层与电子传输层结构示意图；
图3表示本发明实施例中电子点发光层、缓冲层、电子传输层结构示意图；
图4表示本发明实施例中缓冲层结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并不是限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供一种量子点发光二极管，包括：在衬底基板上依次形成的第一电极层1、空穴传输层3、量子点发光层4、电子传输层6、第二电极层7，在量子点发光层4和所述电子传输层6之间形成有与电子传输层6相配合使得所述量子点发光层4的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围的缓冲层5。
本实施例中，所述第一电极层1和所述空穴传输层3之间还设有空穴注入层2。
优选地，所述第一电极层1为透明第一电极。
优选地，所述第二电极层7为金属第二电极。
缓冲层5的设置使得所述量子点发光层4的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围，促进量子点发光层4中空穴、电子的平衡。
本实施例中，所述缓冲层5采用的材料满足以下条件：原子层厚度≤3nm；电子迁移率为104-106cm2/V·s的量级。
优选的，所述缓冲层5采用的材料为石墨烯。
石墨烯作为缓冲层5，能起到以下作用：1、由于石墨烯非常致密，能够填补量子点间的孔隙，同时形成致密的石墨烯膜，从而改善成膜性，如图2所示；
如图2-图4所示，由于石墨烯10非常致密，填补了量子点8间的孔隙，利于电子的传输。
2、石墨烯具有极高的导电性，利于增强电子耦合，使得电子能够快速地从电子传输层6转移到量子点发光层4，从而使电子传输层6材料的选择范围增大，不必仅限于选择现有技术中通常所用的ZnO纳米粒子薄膜，例如可以选择有机电子传输材料或者溅射ZnO膜；
3、通过调节石墨烯层与相邻的电子传输层6的综合迁移率，使其与空穴传输层3的迁移率相匹配，从而促进量子点发光层4中空穴、电子的平衡。
当电子传输层6的电子传输速率较高，即电子传输速率与空穴传输速率相差超出预设阈值范围时，可以增加缓冲层5的厚度，从而增加了电子从电子传输层6到量子点发光层4的传输路程，从而减少了单位时间内进入量子点发光层4的电子的数量，从而使得量子点发光层4中空穴传输和电子传输的平衡，即电子传输速率与空穴传输速率的差值位于预设阈值范围内。
当电子传输层6的电子传输速率较低时，通过石墨烯具有极高的导电性，利于增强电子耦合的特性，使得电子能够快速地从电子传输层6转移到量子点发光层4，并且可通过调整石墨烯的厚度以使得量子点发光层4中空穴传输和电子传输的平衡。
优选的，所述缓冲层5的厚度是所述电子传输层6的厚度的1％-20％。
进一步的，所述缓冲层5的厚度为0.5nm-50nm。
优选的，所述缓冲层5的厚度为40nm。
关于其他各层的厚度，例如，第一电极层1的厚度可以为70nm-200nm；空穴传输层3的厚度可以为50nm-100nm；量子点发光层4的厚度可以为10nm-60nm；电子传输层6的厚度可以为40nm-150nm；第二电极层7的厚度可以为80nm-150nm。
本实施例中，所述电子传输层6采用的材料可以是有机电子传输材料或氧化锌，所述有机电子传输材料包括：2,9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲(BCP)、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉(Bphen)、1，3，5-二(1-苯基-lH-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、8-羟基喹啉铝Alq3、3-(联苯-4-基)-5(4-叔丁基苯基)-4H-1，2，4-三唑(TAZ)、或双[2-(2-吡啶基)苯酚]铍(Be(PP)2)。
本发明提供一种阵列基板，包括衬底基板以及设置于所述衬底基板上的上述的量子点发光二极管。
本发明还提供一种显示装置，包括上述的量子点发光二极管。
本发明还提供一种量子点发光二极管的制作方法，包括以下步骤：
在衬底基板上形成第一电极层1；
在所述第一电极层1之上形成空穴注入层2；
在所述空穴注入层2之上形成空穴传输层3；
在所述空穴传输层3之上形成量子点发光层4；
在所述量子点发光层4之上形成缓冲层5；
在所述缓冲层5之上形成电子传输层6；
在所述电子传输层6之上形成第二电极层7。
优选的，在衬底基板上形成第一电极层1具体包括：
利用丙酣、乙醇、去离子水、异丙醇对已经图案化的透明导电膜基板清洗，并采用等离子体或紫外光线UV照射处理，得到所述第一电极层1。
优选的，在所述第一电极层1之上形成空穴注入层2具体包括:
利用旋涂工艺在所述第一电极层1上制备空穴注入层2。
优选的，在所述空穴注入层2之上形成空穴传输层3具体包括：
利用旋涂工艺在所述空穴注入层2上制备空穴传输层3。
优选的，在所述空穴传输层3之上形成量子点发光层4具体包括:
利用旋涂工艺在所述空穴传输层3上制备一层量子点薄膜，该量子点薄膜为量子点发光层4。
优选的，在所述量子点层之上形成缓冲层5具体包括：
利用旋涂工艺在所述量子点发光层4上采用石墨烯制备缓冲层5。
优选的，在所述缓冲层5之上形成电子传输层6具体包括:
利用旋涂工艺、蒸镀工艺或磁控溅射工艺在所述缓冲层5上制备电子传输层6。
优选的，在所述电子传输层6之上形成第二电极层7具体包括:利用真空蒸镀工艺在所述电子传输层6上制备金属第二电极层7，其中，真空度<10-6torr，镀率为1-5埃每秒，在140℃-150℃手套箱内氮气环境下退火30min。
以下具体介绍量子点发光二极管的制作方法：
利用丙酣、乙醇、去离子水、异丙醇对已经图案化的透明导电膜基板清洗，并采用等离子体或紫外光线UV照射处理，得到透明第一电极层1。
在处理好的基板上利用旋涂工艺涂布上PEDOT:PSS溶液(高分子聚合物的水溶液)，在120℃下退火20分钟，形成致密的PEDOT:PSS薄膜，即空穴注入层2。
制作空穴传输层3：在PEDOT:PSS层上利用旋涂工艺涂布上PVK溶液，在130℃下退火20分钟，形成PVK(聚乙烯咔唑)薄膜，即空穴传输层3。
在空穴传输层3上利用旋涂工艺涂布上量子点溶液，在120℃下退火20分钟，形成量子点发光层4。
在量子点发光层4上利用旋涂工艺涂布上石墨烯溶液，在100℃下退火10分钟，形成缓冲层5。
在缓冲层5上利用蒸镀工艺真空蒸镀上Bphen，形成电子传输层6。
在电子传输层6上利用蒸镀工艺真空蒸镀上Al阴极，形成第二电极层7。
本实施例另一实施方式中，量子点发光二极管的制作方法如下：
利用丙酣、乙醇、去离子水、异丙醇对已经图案化的透明导电膜基板清洗，并采用等离子体或紫外光线UV照射处理，得到透明第一电极层1。
在处理好的基板上利用旋涂工艺涂布上PEDOT:PSS溶液，在120℃下退火20分钟，形成致密的PEDOT:PSS薄膜，即空穴注入层2。
在PEDOT:PSS层上利用旋涂工艺涂布上PVK溶液，在130℃下退火20分钟，形成PVK薄膜，即空穴传输层3。
在PVK层上利用旋涂工艺涂布上量子点溶液，在120℃下退火20分钟，形成量子点发光层4。
在量子点发光层4上利用旋涂工艺涂布上石墨烯溶液，在100℃下退火10分钟，形成缓冲层5。
在缓冲层5上利用磁控溅射工艺溅射上ZnO，形成电子传输层6。
在电子传输层6上利用蒸镀工艺真空蒸镀上Al阴极，形成第二电极层7。
以上所述为本发明较佳实施例，需要说明的是，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点发光二极管，包括：在衬底基板上依次形成的第一电极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层，其特征在于，在量子点发光层和所述电子传输层之间形成有与电子传输层相配合使得所述量子点发光层的电子注入速率和空穴传输速率之间的差值小于预设阈值范围的缓冲层。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述缓冲层采用的材料满足以下条件：原子层厚度≤3nm；电子迁移率为104-106cm2/V·s的量级。
3.根据权利要求2所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述缓冲层采用的材料为石墨烯。
4.根据权利要求3所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述缓冲层的厚度是所述电子传输层的厚度的1％-20％。
5.根据权利要求3所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述电子传输层采用的材料可以是有机电子传输材料或氧化锌，所述有机电子传输材料包括：2,9-二甲基-4，7-联苯-1，10-邻二氮杂菲、4，7-二苯基-1，10-菲罗啉、1，3，5-二(1-苯基-lH-苯并咪唑-2-基)苯、8-羟基喹啉铝Alq3、3-(联苯-4-基)-5(4-叔丁基苯基)-4H-1，2，4-三唑、或双[2-(2-吡啶基)苯酚]铍。
6.一种阵列基板，其特征在于，包括衬底基板以及设置于所述衬底基板上的权利要求1-5任一项所述的量子点发光二极管。
7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6所述的量子点发光二极管。
8.一种量子点发光二极管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底基板上形成第一电极层；
在所述第一电极层之上形成空穴注入层；
在所述空穴注入层之上形成空穴传输层；
在所述空穴传输层之上形成量子点发光层；
在所述量子点发光层之上形成缓冲层；
在所述缓冲层之上形成电子传输层；
在所述电子传输层之上形成第二电极层。
9.根据权利要求8所述的量子点发光二极管的制作方法，其特征在于，在所述量子点层之上形成缓冲层具体包括：
利用旋涂工艺在所述量子点发光层上采用石墨烯制备缓冲层。
10.根据权利要求8所述的量子点发光二极管的制作方法，其特征在于，在所述缓冲层之上形成电子传输层具体包括:
利用旋涂工艺、蒸镀工艺或磁控溅射工艺在所述缓冲层上制备电子传输层。
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