CN108346749A - Qled器件及其制备方法 - Google Patents

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陈亚文
宋晶尧
付东
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Abstract

本发明涉及一种QLED器件及其制备方法，QLED器件包括依次层叠设置的基板、阳极、空穴注入层、无机半导体层、量子点发光层、电子注入层以及阴极；所述空穴注入层的材质为金属氧化物纳米粒。上述QLED器件通过采用金属氧化物纳米作为空穴注入层，同时在量子点发光层与空穴传输层之间引入一层与量子点壳层组分一致的无机半导体薄膜，保证了无机半导体层与量子点发光层之间良好的空穴注入性，从而有效提高空穴注入层到无机半导体薄膜的注入传输。采用全无机材料制备量子点发光二极管，能有效提高器件的稳定性。

Description

QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及QLED技术领域，特别是涉及一种QLED器件及其制备方法。
背景技术
半导体量子点具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优良特性。这些特点使得以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(QLED)在固态照明、平板显示等领域具有广泛的应用前景，受到了学术界以及产业界的广泛关注。
近年来，通过量子点材料合成工艺的改善以及器件结构的优化，QLED的性能有了大幅提升，但由于量子点材料的能级较深，电离势较大，使得现有的空穴传输层与量子点发光层之间的界面存在一个较大的空穴注入势垒，导致空穴注入较为困难，而相对的电子注入较为容易，从而引起QLED发光层中载流子不平衡，严重限制了QLED器件的性能。因此，提高空穴的注入，平衡发光层中的载流子，对于提高QLED器件的性能尤为关键。此外，量子点由于是无机物，因此相对于OLED有机材料而言，其稳定性更佳，因此采用全无机材料制备QLED器件利于提高其器件稳定性。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种能提供空穴注入的QLED器件。
具体的技术方案如下：
一种QLED器件，包括依次层叠设置的基板、阳极、空穴注入层、无机半导体层、量子点发光层、电子注入层以及阴极；
所述空穴注入层的材质为金属氧化物纳米粒。
在其中一个实施例中，所述金属氧化物纳米粒选自NiO、MoO3、MoS2、Cr2O3、Bi2O3、p型ZnO或p型GaN中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述无机半导体层的组分与所述量子点发光层的量子点材料的壳层组分相同。
在其中一些实施例中，所述量子点材料为Ⅱ﹣Ⅵ族化合物半导体核壳结构、Ⅲ﹣Ⅴ族化合物半导体核壳结构或Ⅳ﹣Ⅵ族化合物半导体核壳结构。
在其中一些实施例中，所述量子点材料选自CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、PbS/ZnS或PbSe/ZnS。
在其中一些实施例中，所述无机半导体层的厚度为5nm-20nm。
在其中一些实施例中，所述电子注入层的材质选自ZnO、TiO2、SnO、ZrO2、Ta2O3、AlZnO、ZnSnO或InSnO中的一种或几种。
在其中一些实施例中，所述阳极为透明导电薄膜或反射导电薄膜；所述透明导电薄膜选自ITO、FTO或ZTO；所述反射导电薄膜选自Al、Ag、Cu、Mo、Au或它们的合金。
在其中一些实施例中，所述阴极为透明导电薄膜或反射导电薄膜，所述透明导电薄膜选自ITO、FTO或ZTO；所述反射导电薄膜选自Al、Ag、Cu、Mo、Au或它们的合金。
在其中一些实施例中，所述基板为玻璃衬底或柔性衬底。
本发明的另一目的是提供上述QLED器件的制备方法。
上述QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
S1、提供一基板，所述基板上具有图像化阳极；
S2、于所述阳极上沉积金属氧化物纳米颗粒薄膜形成空穴注入层；
S3、于所述空穴注入层上采用ALD工艺沉积无机半导体层；
S4、于所述无机半导体层上沉积量子点材料形成量子点发光层；所述无机半导体层的组分与所述量子点材料的壳层组分相同；
S5、于所述量子点发光层上沉积电子注入层以及阴极；
S6、封装，即得所述QLED器件。
上述QLED器件通过采用金属氧化物纳米颗粒薄膜作为空穴注入层(也可以是多层的，包括空穴传输层)，同时采用ALD(单原子层沉积)工艺在量子点发光层与空穴传输层之间引入一层与量子点壳层组分一致的无机半导体薄膜，相同的组分保证了无机半导体层与量子点发光层之间良好的空穴注入性，此外ALD工艺良好的台阶覆盖性使得无机半导体薄膜在纳米颗粒空穴注入层上形成致密均匀、且较少缺陷态的薄膜，而纳米颗粒薄膜表面的微结构能大幅提高纳米颗粒薄膜与这层无机薄膜之间的接触面积，从而有效提高空穴传输层到无机半导体薄膜的注入传输。而采用全无机材料制备量子点发光二极管，还能有效提高器件的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例QLED器件的结构示意图；
图2为本发明实施例QLED器件制备方法流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参考图1，本实施例一种QLED器件，包括：
依次层叠设置的基板101：
可以理解的，基板可以选用玻璃衬底或柔性衬底。
阳极102：
可以理解的，所述阳极为透明导电薄膜或反射导电薄膜；所述透明导电薄膜选自ITO、FTO或ZTO；所述反射导电薄膜选自Al、Ag、Cu、Mo、Au或它们的合金。
空穴注入层103：
特别地，所述空穴注入层的材质为金属氧化物纳米粒，所述金属氧化物纳米粒选自NiO、MoO3、MoS2、Cr2O3、Bi2O3、p型ZnO或p型GaN中的一种或几种。
无机半导体层104、量子点发光层105；
所述无机半导体层的组分与所述量子点发光层的量子点材料的壳层组分相同；
可以理解的，所述量子点材料为Ⅱ﹣Ⅵ族化合物半导体核壳结构，例如CdS/ZnS、CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS；Ⅲ﹣Ⅴ族化合物半导体核壳结构或Ⅳ﹣Ⅵ族化合物半导体核壳结构，例如PbS/ZnS或PbSe/ZnS。
所述无机半导体层的组分与量子点发光层中的量子点材料的壳层组分一致，如ZnS、CdS等，采用ALD工艺沉积，厚度为5nm-20nm，太薄无法完全覆盖金属氧化物纳米颗粒表面，太厚容易导致器件工作电压升高；ALD工艺具有良好的台阶覆盖性，因此采用ALD工艺在金属氧化物纳米颗粒空穴注入层上沉积无机半导体层，该无机半导体层可以完全覆盖纳米颗粒薄膜表面且形成均匀致密、较少缺陷的薄膜，提高空穴注入层到无机半导体层上的传输，同时无机半导体层与发光量子点壳层组分一致，它们之间的空穴注入势垒较小，有利于空穴从无机半导体层到量子点发光层的注入传输。
电子注入层106以及阴极107；
可以理解的，所述电子注入层的材质选自ZnO、TiO2、SnO、ZrO2、Ta2O3、AlZnO、ZnSnO或InSnO中的一种或几种。
可以理解的，所述阴极为透明导电薄膜或反射导电薄膜，所述透明导电薄膜选自ITO、FTO或ZTO；所述反射导电薄膜选自Al、Ag、Cu、Mo、Au或它们的合金。
上述QLED器件的制备方法，参考图2，包括如下步骤：
S1、提供一基板，所述基板上具有图像化阳极(即像素电极)；
S2、于所述阳极上沉积金属氧化物纳米颗粒薄膜形成空穴注入层；
S3、于所述空穴注入层上采用ALD工艺沉积无机半导体层；
S4、于所述无机半导体层上沉积量子点材料形成量子点发光层；所述无机半导体层的组分与所述量子点材料的壳层组分相同；
S5、于所述量子点发光层上沉积电子注入层以及阴极；
S6、封装，即得所述QLED器件。
上述QLED器件通过采用金属氧化物纳米作为空穴注入层，同时采用ALD(单原子层沉积)工艺在量子点发光层与空穴传输层之间引入一层与量子点壳层组分一致的无机半导体薄膜，相同的组分保证了无机半导体层与量子点发光层之间良好的空穴注入性，此外ALD工艺良好的台阶覆盖性使得无机半导体薄膜在纳米颗粒空穴注入层上形成致密均匀、且较少缺陷态的薄膜，而纳米颗粒薄膜表面的微结构能大幅提高纳米颗粒薄膜与这层无机薄膜之间的接触面积，从而有效提高空穴传输层到无机半导体薄膜的注入传输。进一步地采用全无机材料制备量子点发光二极管，还能有效提高器件的稳定性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种QLED器件，其特征在于，包括依次层叠设置的基板、阳极、空穴注入层、无机半导体层、量子点发光层、电子注入层以及阴极；
所述空穴注入层的材质为金属氧化物纳米粒。
2.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述金属氧化物纳米粒选自NiO、MoO3、MoS2、Cr2O3、Bi2O3、p型ZnO或p型GaN中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述无机半导体层的组分与所述量子点发光层的量子点材料的壳层组分相同。
4.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点材料为Ⅱ﹣Ⅵ族化合物半导体核壳结构、Ⅲ﹣Ⅴ族化合物半导体核壳结构或Ⅳ﹣Ⅵ族化合物半导体核壳结构。
5.根据权利要求4所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点材料选自CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、PbS/ZnS或PbSe/ZnS。
6.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述无机半导体层的厚度为5nm-20nm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的QLED器件，其特征在于，所述电子注入层的材质选自ZnO、TiO2、SnO、ZrO2、Ta2O3、AlZnO、ZnSnO或InSnO中的一种或几种。
8.根据权利要求1-6任一项所述的QLED器件，其特征在于，所述阳极为透明导电薄膜或反射导电薄膜；所述透明导电薄膜选自ITO、FTO或ZTO；所述反射导电薄膜选自Al、Ag、Cu、Mo、Au或它们的合金。
9.根据权利要求1-6任一项所述的QLED器件，其特征在于，所述阴极为透明导电薄膜或反射导电薄膜，所述透明导电薄膜选自ITO、FTO或ZTO；所述反射导电薄膜选自Al、Ag、Cu、Mo、Au或它们的合金；所述基板为玻璃衬底或柔性衬底。
10.权利要求1-9任一项所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、提供一基板，所述基板上具有图像化阳极；
S2、于所述阳极上沉积金属氧化物纳米颗粒薄膜形成空穴注入层；
S3、于所述空穴注入层上采用ALD工艺沉积无机半导体层；
S4、于所述无机半导体层上沉积量子点材料形成量子点发光层；所述无机半导体层的组分与所述量子点材料的壳层组分相同；
S5、于所述量子点发光层上沉积电子注入层以及阴极；
S6、封装，即得所述QLED器件。
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