CN108963086B - 量子点发光二极管及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种量子点发光二极管及其应用。所述量子点发光二极管包括电子传输层；所述电子传输层的材料包括质量比为100:1～100:50的金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物。该量子点发光二极管一方面可以实现电子迁移率的连续调节，另一方面可以减少由于金属氧化物颗粒部分聚集造成的缺陷，改善电子传输层的成膜质量，从而降低器件的漏电流，综合提升QLED器件性能。

Description

量子点发光二极管及其应用
技术领域
本发明涉及发光器件，特别是涉及一种量子点发光二极管及其应用。
背景技术
量子点发光二极管(QLED)是指以量子点材料为发光层的一类发光二极管，由于其具有色彩饱和度高、发光颜色可调、光致发光效率高，以及可溶液加工(旋涂、喷墨打印)等优点，在大面积显示方面有着广阔的应用前景而受到人们的广泛关注。
而量子点材料在合成过程中，表面会有许多悬挂键以及表面缺陷态存在，造成其光稳定性差。因此，在量子点发光二极管中应用的量子点材料一般是通过在量子点核的外层生长宽带隙的无机半导体壳层或者是在表面添加表面活性剂等有机配体进行钝化，提高其量子效率和光稳定性。目前，基于Cd的II-VI族的量子点材料在量子点发光二极管的发光效率、色纯度和发光光谱可调性等方面的性能表现最为突出，相关的发光器件研究的也最多。但是量子点发光二极管的器件性能仍有待提高。
发明内容
基于此，有必要提供一种量子点发光二极管，能够实现电子迁移率的连续调节且漏电流较低，器件性能优异。
一种量子点发光二极管，包括电子传输层；
所述电子传输层的材料包括质量比为100:1～100:50的金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物。
在其中一个实施例中，所述苝酰亚胺类衍生物的电子迁移率为10-4～10-5cm2/v.s；所述金属氧化物颗粒的电子迁移率为10-3～10-4cm2/v.s。
在其中一个实施例中，所述苝酰亚胺类衍生物选自：
Figure BDA0001466212680000021
或
Figure BDA0001466212680000022
中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述金属氧化物颗粒选自TiO2、ZrO2、ZnO和HfO2中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述金属氧化物颗粒的粒径为3～5nm。该粒径的金属氧化物颗粒在进行电子传输层制备时，可较好地分散在极性溶剂中，提高成膜质量。
在其中一个实施例中，所述金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物的质量比为100:1～100:10。
在其中一个实施例中，所述电子传输层的制备方法为：将所述金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物混合，所得混合物分散于溶剂中得混合液，将所述混合液沉积到预制器件上，制备得到所述电子传输层。
在其中一个实施例中，所述溶剂为甲醇、乙醇、水、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物的混合物在所述混合液中的浓度为45～55mg/mL。
在其中一个实施例中，所述电子传输层的厚度为25～50nm。
在其中一个实施例中，所述量子点发光层的厚度为10～30nm。
在其中一个实施例中，所述量子点发光层的材料包括：II-VI族量子点材料体系、III-V族量子点材料体系、IV-VI族量子点材料体系。
以上材料体系中量子点结构可以包括：量子点均一二元组分单核结构、量子点均一多元合金组分单核结构、量子点多元合金组分渐变单核结构、量子点二元组分分立核壳结构、量子点多元合金组分立核壳结构、量子点多元合金组分渐变核壳结构。
以上量子点结构中的核或者壳化合物可以包括：II-VI族的CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe、CdZnSeSTe；III-V族的InP、GaP、GaAs、InAs、InAsP、GaAsP、InGaP、InGaAs、InGaAsP；IV-VI族的PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe。
本发明还提供所述的量子点发光二极管在显示面板中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的量子点发光二极管(QLED)，通过在包括金属氧化物颗粒的电子传输层中掺杂苝酰亚胺衍生物，所述苝酰亚胺衍生物为水溶性的有机N-型材料，具有较大的刚性平面，与所述金属氧化物颗粒相配合，能够调节电子传输层中的电子迁移率，以平衡QLED中的载流子传输，由此一方面可以实现电子迁移率的连续调节，另一方面可以减少由于金属氧化物颗粒部分聚集造成的缺陷，改善电子传输层的成膜质量，从而降低器件的漏电流，综合提升QLED器件性能。
附图说明
图1为实施例1上所述的量子点发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的量子点发光二极管及其应用作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例一种量子点发光二极管，其结构如图1所示，包括基板(包括第一电极ITO)以及层叠于基板之上的空穴注入层(PEODT:PSS)、层叠于空穴注入层表面的空穴传输层(poly-TPD)、层叠于空穴传输层表面的量子点发光层(CdSe/ZnS)、层叠于量子点发光层表面的电子传输层(TiO2：PDI-Py)，以及设置于电子传输层之上的第二电极(Al)。
所述电子传输层的材料包括质量比100:5的直径3～5nm的TiO2纳米粒子与苝酰亚胺类衍生物(PDI-Py，结构见式1)。
Figure BDA0001466212680000041
上述量子点发光二极管的制备方法如下：
(1)基板清洗：将具有150nm ITO(第一电极)的玻璃基板经过去离子水、丙酮、洗液、去离子水和异丙醇五步超声清洗，每步各10-15分钟。清洗干净之后放在真空烘箱中烘干备用；
(2)基板Plasma处理：将烘干的ITO进行氧气Plasma处理，时间4min；
(3)空穴注入层制备：Plasma处理后的半个小时之内，在ITO表面旋涂一层约40nm厚的PEODT:PSS，然后在空气中加热120℃处理20min；
(4)空穴传输层制备：在PEODT:PSS上旋涂一层30nm厚的空穴传输层poly-TPD(用氯苯溶解，15mg/mL)，在N2中加热120℃处理30min；
(5)量子点发光层制备：在空穴传输层上面旋涂一层20nm厚的发光层CdSe/ZnS(用甲苯溶解，15mg/mL)，即制备得到本发明所述预制器件的其中一种具体的实施方式，在本发明基本构思的范围内，本领域技术人员所能理解的其它等同的实施方式，也应在本发明保护范围内；
(6)电子传输层制备：将直径3～5nm的TiO2纳米粒子与水溶性的苝酰亚胺类衍生物按照质量比100:5分散在乙醇中，形成50mg/mL的溶液；在发光层上旋涂形成一层约30nm厚的薄膜；然后在N2中加热100℃*10min；所得电子传输层的成膜质量好；本实施例中，还可采用喷墨打印、印刷、丝网印刷等方法在发光层上沉积形成一层所述电子传输层薄膜；
在该电子传输层制备中，可理解的，在其它实施例中，用于分散材料的溶剂除乙醇外，也可采用其它极性溶剂，如甲醇，水，二甲基亚砜,N,N-二甲基甲酰胺或者他们的混合物中的一种，电子传输层的厚度可控制在25～50nm；
(7)电极制备：最后蒸镀一层120nm厚的Al作为第二电极，其中蒸镀速率控制为
Figure BDA0001466212680000053
真空度为2×10-4Pa。
实施例2
本实施例一种量子点发光二极管，其原料和制作方法类似实施例1，区别在于：所述电子传输层的材料包括重量比为质量比100:5的直径3～5nm的HfO2纳米粒子与苝酰亚胺类衍生物(结构见式2)。
Figure BDA0001466212680000051
实施例3
本实施例一种量子点发光二极管，其原料和制作方法类似实施例1，区别在于：所述电子传输层的材料包括重量比为质量比100:1的直径3～5nm的TiO2纳米粒子与苝酰亚胺类衍生物(结构见式1)。
Figure BDA0001466212680000052
实施例4
本实施例一种量子点发光二极管，其原料和制作方法类似实施例1，区别在于：所述电子传输层的材料包括重量比为质量比100:50的直径3～5nm的TiO2纳米粒子与苝酰亚胺类衍生物(结构见式1)。
Figure BDA0001466212680000061
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)

1.一种量子点发光二极管，其特征在于，包括电子传输层；
所述电子传输层的材料包括质量比为100:1～100:50的金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物；所述苝酰亚胺类衍生物的电子迁移率为10-4～10-5cm2/v.s。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述金属氧化物颗粒的电子迁移率为10-3～10-4cm2/v.s。
3.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述苝酰亚胺类衍生物选自：
Figure FDA0002675770830000011
中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述金属氧化物颗粒选自TiO2、ZrO2、ZnO和HfO2中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述金属氧化物颗粒的粒径为3～5nm。
6.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物的质量比为100:1～100:10。
7.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述电子传输层的制备方法为：将所述金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物混合，所得混合物分散于溶剂中得混合液，将所述混合液沉积到预制器件上，制备得到所述电子传输层。
8.根据权利要求7所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、水、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述金属氧化物颗粒与苝酰亚胺类衍生物的混合物在所述混合液中的浓度为45～55mg/mL。
10.权利要求1-9任一项所述的量子点发光二极管在显示面板中的应用。
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