CN108878663A

CN108878663A - Qled器件及其制备方法

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Publication number: CN108878663A
Application number: CN201710325456.9A
Authority: CN
Inventors: 王宇; 曹蔚然; 李龙基
Original assignee: TCL Corp
Current assignee: TCL Corp
Priority date: 2017-05-10
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2018-11-23
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: CN108878663B

Abstract

本发明属于平板显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件及其制备方法。QLED器件包括依次层叠设置的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，空穴注入层包括层叠设置的硫化物层和氧化物层；硫化物层的材料包含化学物质为MN_x化合物，其中，M＝Mo/W/V/Nb/Ta/Cu，N＝S/Se，X＝1‑2；氧化物层的材料包含氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化镍中的至少一种。氧化物层改变并提高了硫化物层的功函数，使其更接近PEDOT：PSS的功函数，更利于和阳极形成有效的欧姆接触；同时保留硫化物层的高载流子迁移率，没有对硫化物层的化学结构产生破坏，所以提高了QLED器件的效率。

Description

QLED器件及其制备方法

技术领域

本发明属于平板显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件及其制备方法。

背景技术

量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)的发光中心由量子点(Quantum dots)物质构成，由于量子点具有尺寸可调节的发光、发光线宽窄、光致发光效率高和热稳定性等特点，量子点发光二极管成为极具潜力的下一代显示和固态照明光源。量子点发光二极管因具备高亮度、低功耗、广色域、易加工等诸多优点，近年来在照明和显示领域获得了广泛的关注与研究。

PEDOT：PSS是由PEDOT(3,4-乙烯二氧噻吩单体聚合物)和PSS(聚苯乙烯磺酸钠)两种物质构成的一种高分子聚合物水溶液。目前在QLED器件中，PEDOT：PSS广泛用来修饰ITO(氧化铟锡)以提高其功函数，由于PEDOT：PSS自身具有易吸水和酸性的特点，从而导致QLED器件容易衰减。为了解决上述问题，很多研究开始使用无机物材料来替代有机的PEDOT：PSS，如氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化镍等。除了这些常见的金属氧化物以外，金属硫化物也被用来替代PEDOT：PSS，例如硫化钼和硫化铜。硫化物载流子迁移率一般为200-500cm²V^-1s^-1，因其较高的载流子迁移率特点被广泛应用于光催化和晶体管中。但是金属硫化物的功函数要低于PEDOT：PSS，要将金属硫化物替代PEDOT：PSS并应用到QLED器件中需要对其进行修饰或改进。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种QLED器件及其制备方法，旨在解决现有QLED器件中，由于PEDOT：PSS具有易吸水和酸性导致QLED器件容易衰减、而PEDOT：PSS替代材料的功函数低的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种QLED器件，包括依次层叠设置的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，所述空穴注入层包括层叠设置的硫化物层和修饰所述硫化物层的氧化物层，所述硫化物层与所述阳极结合；

所述硫化物层的材料包含化学物质为MN_x化合物，其中，M＝Mo/W/V/Nb/Ta/Cu，N＝S/Se，X＝1-2；所述氧化物层的材料包含氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化镍中的至少一种。

相应地，本发明另一方面提供一种上述QLED器件的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

提供含有底电极的衬底，所述底电极为阳极；

在所述阳极上依次沉积硫化物层和氧化物层；

在所述氧化物层上依次沉积空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极。

本发明提供的QLED器件中，空穴注入层包括层叠设置的硫化物层(包含化学物质为MN_x化合物，其中，M＝Mo/W/V/Nb/Ta/Cu，N＝S/Se，X＝1-2)和修饰该硫化物层的氧化物层，该高功函数的氧化物层使硫化物层的能带发生弯曲，改变并提高了其功函数，使其更接近PEDOT：PSS的功函数，更利于和阳极形成有效的欧姆接触(例如在硫化钼层的表面沉积一层氧化钼层，由于二者的能级差，会导致硫化钼层的能级发生弯曲，以提高硫化钼层的功函数)；同时，还可以保留硫化物层的高载流子迁移率，因没有对硫化物层的化学结构产生破坏，所以提高其传输速率，最终提高QLED器件的效率。

本发明提供的QLED器件的制备方法，在硫化物层上形成一层氧化物层，操作方法简单，成熟可控，易于实现产化；最终获得的QLED器件不仅提高了硫化物层的功函数，而且提高了QLED器件的效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的QLED结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

1：衬底；

2：阳极；

3：空穴注入层；

31：硫化物层

32：氧化物层

4：空穴传输层；

5：量子点发光层；

6：电子传输层；

7：阴极。

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，以下结合附图和实施例，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。

一方面，本发明实施例提供了一种QLED器件，其结构如图1所示。该QLED器件包括依次层叠设置的衬底1、阳极2、空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层5、电子传输层6和阴极7；该空穴注入层3包括层叠设置的硫化物层31和修饰该硫化物层31的氧化物层32；且硫化物层31与阳极2结合；

上述硫化物层31的材料包含化学物质为MN_x化合物，其中，M＝Mo/W/V/Nb/Ta/Cu，N＝S/Se，X＝1-2；上述氧化物层的材料包含氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化镍中的至少一种。

本实施例提供的QLED器件中，因空穴注入层3包括层叠设置的硫化物层31(包含化学物质为MN_x化合物，其中，M＝Mo/W/V/Nb/Ta/Cu，N＝S/Se，X＝1-2)和修饰该硫化物层31的氧化物层32，该高功函数的氧化物层32使其能带发生弯曲，改变并提高了其功函数，使其更接近PEDOT：PSS的功函数，更利于和阳极2形成有效的欧姆接触；同时，还可以保留硫化物层32的高载流子迁移率，没有对硫化物层32的化学结构产生破坏，所以提高其载流子传输速率，最终提高QLED器件的效率。上述层叠设置方式一般采用层叠结合设置。

优选地，在本发明实施例提供的QLED器件中，氧化物层32的厚度为0.2nm-1nm；太薄的氧化物层32不足以在硫化物层31上覆盖一层完整的氧化物，太厚的氧化物层32会影响薄膜的导电性，反而降低了该层的传输速率。优选0.2nm-1nm的厚度范围，既可以完整覆盖硫化物层31而且可以保持其高传输速率。同时，硫化物层31的厚度为2nm-15nm，硫化物层31太薄无法形成一层完整的薄膜覆盖ITO，而太厚会阻碍电荷的传输，该厚度范围内硫化物层31更利于和ITO形成有效的欧姆接触。进一步地，本实施例中，硫化物层31的厚度最优选为10nm。

优选地，在本发明实施例提供了的QLED器件中，空穴传输层4的材料包括NiO、CuO、CuS、TFB、PVK、Poly-TPD、TCTA、CBP中的至少一种。上述形成空穴传输层4的材料都可以在市场上获得。进一步优选地，该空穴传输层4的厚度为35nm，该厚度内的空穴传输层4的传输效果最佳。

优选地，在本发明实施例提供了的QLED器件中，所述量子点发光层5的材料包括红光量子点、绿光量子点、蓝光量子点、黄光量子点、红外光量子点和紫外光量子点中的至少一种。根据QLED器件实际用途，选择不同的量子点。进一步优选地，该量子点发光层5的厚度为20nm，该厚度内的量子点发光层5的发光效果最佳。

优选地，在本发明实施例提供了的QLED器件中，电子传输层6的材料包括n型ZnO、n型TiO₂、Ca、Ba、ZrO₂、CsF、LiF、CsCO₃和Alq₃中的至少一种，或者其它高性能的电子传输材料。上述形成电子传输层6的材料都可以在市场上获得。进一步优选地，该电子传输层6的厚度为30nm，该厚度内的电子传输层6的传输效果最佳。

优选地，在本发明实施例提供了的QLED器件中，阴极7的材料包括Ag、Al、Cu、Au和合金中的任意一种。上述形成阴极7的材料都可以在市场上获得。进一步优选地，该阴极7的厚度为100nm。

图1只是本实施例中QLED器件一种发光方向而已，QLED器件还可以向阴极发光。

相应地，本发明实施例另一方面提供了一种上述QLED器件的制备方法。该制备方法包括如下步骤：

S01：提供含有底电极的衬底，该底电极即为阳极。

S02：在上述阳极上依次沉积硫化物层和氧化物层。

S03：在上述氧化物层上依次沉积空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极。

上述QLED器件的制备方法，在硫化物层上形成一层氧化物层，操作方法简单，成熟可控，易于实现产化；最终获得的QLED器件不仅提高了硫化物层的功函数，而且提高了QLED器件的效率。

优选地，在上述步骤S12中，阳极为ITO。

优选地，在上述步骤S02中，氧化物层通过真空沉积法形成，且真空沉积方法为热蒸发法、磁控溅射法和原子层沉积法中的任意一种。通过真空沉积方能精确地控制氧化物层的厚度。

优选地，在上述步骤S03中，空穴传输层、量子点发光层和电子传输层通过旋涂法形成，且旋涂法中的转速为2000rpm-3000rpm。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种QLED器件，该QLED器件包括依次层叠设置的衬底、ITO阳极、空穴注入层、35nm的空穴传输层、20nm的量子点发光层、30nm电子传输层和100nm阴极；该空穴注入层包括层叠设置的10nm的硫化钼层和0.2nm的氧化钼层。该QLED器件的制备方法如下：

S11：提供含有ITO底电极的衬底。

S12：在该ITO底电极上沉积一层10nm的硫化钼层，然后使用热蒸发法沉积一层0.2nm的氧化钼层。

S13：紧接着在氧化钼层上依次沉积35nm的空穴传输层、20nm的量子点发光层、30nm的电子传输层和100nm的阴极；其中，使用转速为3000rpm的旋涂法形成空穴传输层，使用转速为2000rpm的旋涂法形成量子点发光层，使用转速为3000rpm的旋涂法形成电子传输层。

最后对制成的QLED器件，用紫外固化胶进行简单封装。

实施例2

一种QLED器件，该QLED器件包括依次层叠设置的衬底、ITO阳极、空穴注入层、35nm的空穴传输层、20nm的量子点发光层、30nm电子传输层和100nm阴极；该空穴注入层包括层叠设置的10nm的硫化钼层和0.5nm的氧化钨层。该QLED器件的制备方法如下：

S21：提供含有ITO底电极的衬底。

S22：在该ITO底电极上沉积一层10nm的硫化钼层，然后使用热蒸发法沉积一层0.5nm的氧化钨层。

S23：紧接着在氧化钨层上依次沉积35nm的空穴传输层、20nm的量子点发光层、30nm的电子传输层和100nm的阴极；其中，使用转速为3000rpm的旋涂法形成空穴传输层，使用转速为2000rpm的旋涂法形成量子点发光层，使用转速为3000rpm的旋涂法形成电子传输层。

最后对制成的QLED器件，用紫外固化胶进行简单封装。

实施例3

一种QLED器件，该QLED器件包括依次层叠设置的衬底、ITO阳极、空穴注入层、35nm的空穴传输层、20nm的量子点发光层、30nm电子传输层和100nm阴极；该空穴注入层包括层叠设置的10nm的硫化钼层和1nm的氧化钒层。该QLED器件的制备方法如下：

S31：提供含有ITO底电极的衬底。

S32：在该ITO底电极上沉积一层10nm的硫化钼层，然后使用热蒸发法沉积一层1nm的氧化钒层。

S33：紧接着在氧化钒层上依次沉积35nm的空穴传输层、20nm的量子点发光层、30nm的电子传输层和100nm的阴极；其中，使用转速为3000rpm的旋涂法形成空穴传输层，使用转速为2000rpm的旋涂法形成量子点发光层，使用转速为3000rpm的旋涂法形成电子传输层。

最后对制成的QLED器件，用紫外固化胶进行简单封装。

总之，上述实施例制备的QLED器件中，氧化物层使硫化物层的能带发生弯曲，改变并提高了其功函数，使其更接近PEDOT：PSS的功函数，更利于和阳极形成有效的欧姆接触；同时，还可以保留硫化物层的高载流子迁移率，因没有对硫化物层的化学结构产生破坏，所以提高其传输速率，最终提高QLED器件的效率。

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

1.一种QLED器件，包括依次层叠设置的衬底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，其特征在于，所述空穴注入层包括层叠设置的硫化物层和修饰所述硫化物层的氧化物层，所述硫化物层与所述阳极结合；

2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述氧化物层的厚度为0.2nm-1nm；和/或

所述硫化物层的厚度为2nm-15nm。

3.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层的材料包括NiO、CuO、CuS、TFB、PVK、Poly-TPD、TCTA、CBP中的至少一种。

4.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点发光层的材料包括红光量子点、绿光量子点、蓝光量子点、黄光量子点、红外光量子点和紫外光量子点中的至少一种。

5.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述电子传输层的材料包括n型ZnO、n型TiO₂、Ca、Ba、ZrO₂、CsF、LiF、CsCO₃和Alq₃中的至少一种。

6.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述阴极的材料包括Ag、Al、Cu、Au和合金中的任意一种。

7.如权利要求1-6任一所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为35nm；和/或

所述量子点发光层的厚度为20nm；和/或

所述电子传输层的厚度为30nm；和/或

所述阴极的厚度为100nm。

8.一种如权利要求1-7任一所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供含有底电极的衬底，所述底电极为阳极；

在所述阳极上依次沉积硫化物层和氧化物层；

9.如权利要求8所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述氧化物层通过真空沉积法形成，且所述真空沉积法为热蒸发法、磁控溅射法和原子层沉积法中的任意一种。

10.如权利要求8所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层、所述量子点发光层和所述电子传输层均通过旋涂法形成，且所述旋涂法的转速为2000rpm-3000rpm。