CN109119542A - 量子点电致发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种量子点电致发光器件，包括量子点发光层和电子传输层，在量子点发光层和电子传输层之间设置有中间层，中间层的材料包括禁带宽度不小于4eV的聚合物和油酸。中间层使电子与空穴能在量子点发光层有效复合，提高了器件的成膜性，成膜均匀，提高了发光器件的发光性能。

Description

量子点电致发光器件
技术领域
本申请属于显示技术领域，具体涉及一种量子点电致发光器件。
背景技术
在显示技术领域中，量子点由于具有色域宽、色纯度高、发光波长可调、易合成加工等优异性质。量子点发光二极管的发光中心由量子点构成，其结构是两侧电子和空穴在量子点层中汇聚后形成光子，通过光子的重组发光。量子点发光二极管具有半峰宽较窄，颜色可调，制备工艺简单等优点，在光电领域具有广阔的应用前景。
传统的量子点发光二极管，包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极。氧化锌纳米颗粒是量子点发光二极管中普遍采用的电子传输材料，其性质稳定，室温下带隙宽度为3.3eV，能带隙和激子束缚能较大，具有较高的电子迁移率，故而电子传输能力强。然而，氧化锌纳米颗粒作电子传输层时，易与量子点发光层在界面处发生电荷转移，会影响载流子的复合，进而影响器件的发光颜色和发光效率。此外，在量子点电致发光器件中，电子传输层主要利用喷墨打印的方法在量子点发光层上成膜，在形成电子传输层的过程中却往往发现成膜性差，导致器件发光不均匀，导电性能差。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种量子点电致发光器件。
为了实现上述发明目的，本申请提供了一种量子点电致发光器件，包括量子点发光层、电子传输层，在量子点发光层和电子传输层之间设置有中间层，中间层的材料包括禁带宽度不小于4eV的聚合物和油酸。发明人意外发现，在量子点发光层和电子传输层之间设置这种包含聚合物与油酸混合物的中间层时，提高了器件的成膜性，成膜均匀，并且器件发光均匀，无明显亮斑或暗斑。
在量子点电致发光器件中，由于能级结构不匹配的问题，空穴传输速率相比电子传输速率较慢，导致量子点发光层的载流子不平衡，发光效率低。聚合物与油酸混合物构成的中间层，使得量子点发光层和电子传输层无法直接接触，不仅避免了两者之间的电荷自发转移，还降低了电子的传输速率，使电子与空穴的传输速率能更好匹配，进而提高了器件的外量子效率。
进一步地，上述中间层的聚合物与油酸的质量比为(0.8～2):1。发明人发现，当聚合物与油酸的质量比小于0.8:1时，混合物中油酸的含量过多，在量子点发光层上沉积中间层时成膜不均匀，直接影响到器件整体的成膜效果，影响器件性能。当聚合物与油酸的质量比大于2:1时，混合物中油酸的含量过少，中间层与电子传输层之间适配性降低，最终得到器件的外量子效率相比于聚合物与油酸质量比在(0.8～2):1时有所下降。
进一步地，上述聚合物选自但不限于聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚苯乙烯中的至少一种。上述聚合物材料的禁带宽度不小于4eV，不仅可以调控电子传输层向量子点发光层的电子注入势垒，而且不会影响量子点层的发光性能。
进一步地，上述电子传输层的材料包括ZnMgLiO纳米颗粒。在电子传输材料领域，通常可通过掺杂金属元素改变氧化锌纳米颗粒的电子传输能力，以满足不同量子点电致发光器件的需求。ZnMgLiO纳米颗粒是金属Mg和Li掺杂的氧化锌纳米颗粒，其中各元素的含量可以根据实际需求调节。ZnMgLiO纳米颗粒的光化学性质稳定，是种新型的宽带隙半导体材料，能带隙和激子束缚能较大，具有较高的电子迁移率，有利于电子从阴极注入，适合作为电致发光器件的电子传输层。
进一步地，上述ZnMgLiO纳米颗粒具有表面配体，表面配体为聚乙二醇。聚乙二醇可以是PEG200，PEG400，PEG600。ZnMgLiO纳米颗粒表面接有PEG链段，有效避免了其在配成溶剂后发生团聚或沉淀，ZnMgLiO纳米颗粒可长时间放置。发明人发现，表面连接硫醇配体、酸配体、胺配体或膦配体等常用配体的ZnMgLiO纳米颗粒作为电子传输层材料时，与上述包含聚合物和油酸的中间层配合使用时，器件的成膜性一般，器件的外量子效率也没有得到提高。另一方面，在量子点电致发光器件的制备过程中，利用表面接有PEG配体的ZnMgLiO作电子传输层与上述中间层配合使用时，降低了电子传输层向量子点发光层的载流子传输速率，平衡了电子和空穴的传输速率，使电子与空穴能在量子点发光层有效匹配，进而提高了量子点电致发光器件的发光性能。
进一步地，以质量分数计，上述聚乙二醇表面配体占ZnMgLiO纳米颗粒总量的30～40％。
进一步地，上述ZnMgLiO纳米颗粒的制备方法包括：1)将锌盐、锂盐、镁盐、PEG与DMSO溶剂混合；2)向上一步反应体系中注入KOH的乙醇溶液，在10～50℃下搅拌1～2h；3)提纯得到ZnMgLiO纳米颗粒。
进一步地，上述ZnMgLiO纳米颗粒的粒径范围为3～7nm。
进一步地，上述电子传输层的厚度为50～100nm。
进一步地，上述中间层的厚度为3～8nm，对电子传输层向量子点发光层的电子传输具有一定的控制效果。
进一步地，上述量子点发光层所含量子点包括II-VIA族化合物、IV-VIA族化合物、III-VA族化合物、I-VIA族化合物中的至少一种。量子点的结构包括具有单核结构、核-单层壳结构和核-多层壳结构中的一种，包括CdS、CdSe、CdSeS、CdZnSeS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、InP、InP/ZnS或者ZnSe/ZnS。量子点的组成形式不受限制，可以为掺杂或非掺杂的量子点。
进一步地，上述量子点发光层、中间层、电子传输层均是通过沉积工艺进行制作，包括旋涂、喷涂、印刷技术、溅射、电子束蒸发、真空蒸镀或化学气相沉积等沉积方式。本申请中，优选地通过旋涂的方式制备量子点电致发光器件，通过选择合适溶剂，分别将量子点发光材料，聚合物与油酸混合物，以及ZnMgLiO纳米颗粒配制成分散液，进行旋涂成膜，上述中间层设置于量子点发光层与电子传输层的中间。
进一步地，上述量子点电致发光器件还包括阳极、空穴注入层、空穴传输层和阴极，均采用目前的常规材料。
有益效果：对于量子点电致发光器件，在量子点发光层和电子传输层之间设置中间层时，可以提高器件的成膜性，使其成膜均匀，表面平整度得到提升，进而使得器件发光均匀，无明显亮斑或暗斑。中间层使得量子点发光层和电子传输层无法直接接触，避免了两者之间的电荷自发转移。具有表面配体PEG的ZnMgLiO电子传输层在与中间层配合使用时，降低了电子的传输速率，使电子与空穴的传输速率能更好匹配，在量子点发光层有效复合，进而提高了电致发光器件的外量子效率。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。
实施例1
量子点发光二极管，包括依次相邻的ITO阳极、PEDOT:PSS空穴注入层、TFB空穴传输层、蓝光CdZnSeS量子点发光层、中间层、ZnMgLiO电子传输层和阴极电极铝。其中：
中间层包括聚甲基丙烯酸甲酯和油酸，聚甲基丙烯酸甲酯与油酸的质量比为1:1。该中间层通过旋涂的方式沉积在蓝光CdZnSeS量子点发光层上，形成厚度为5nm的中间层。
电子传输层包括ZnMgLiO纳米颗粒，是根据说明书所述方法制备得到。该ZnMgLiO纳米颗粒表面接有配体PEG200，以质量分数计，表面配体PEG200占ZnMgLiO纳米颗粒总量的30％。该电子传输层通过旋涂的方式沉积在上述中间层上，形成厚度为60nm的电子传输层。
对量子点发光二极管进行表征，结果见表1。
实施例2
量子点发光二极管，包括依次相邻的ITO阳极、PEDOT:PSS空穴注入层、TFB空穴传输层、蓝光CdSe量子点发光层、中间层、ZnMgLiO电子传输层和阴极电极铝。其中：
中间层包括聚甲基丙烯酸甲酯和油酸，聚甲基丙烯酸甲酯与油酸的质量比为1.5:1。该中间层通过旋涂的方式沉积在蓝光CdSe量子点发光层上，形成厚度为6nm的中间层。
电子传输层包括ZnMgLiO纳米颗粒，是根据说明书所述方法制备得到。该ZnMgLiO纳米颗粒表面接有配体PEG400，以质量分数计，表面配体PEG400占ZnMgLiO纳米颗粒总量的38％。该电子传输层通过旋涂的方式沉积在上述中间层上，形成厚度为65nm的电子传输层。
对量子点发光二极管进行表征，结果见表1。
实施例3
量子点发光二极管，包括依次相邻的ITO阳极、PEDOT:PSS空穴注入层、TFB空穴传输层、蓝光CdSeS量子点发光层、中间层、ZnMgLiO电子传输层和阴极电极铝。其中：
中间层包括聚甲基丙烯酸甲酯和油酸，聚甲基丙烯酸甲酯与油酸的质量比为0.8:1。该中间层通过旋涂的方式沉积在蓝光CdSeS量子点发光层上，形成厚度为5nm的中间层。
电子传输层包括ZnMgLiO纳米颗粒，是根据说明书所述方法制备得到。该ZnMgLiO纳米颗粒表面接有配体PEG600，以质量分数计，表面配体PEG600占ZnMgLiO纳米颗粒总量的35％。该电子传输层通过旋涂的方式沉积在上述中间层上，形成厚度为65nm的电子传输层。
对量子点发光二极管进行表征，结果见表1。
对比例：
量子点发光二极管，包括依次相邻的ITO阳极、PEDOT:PSS空穴注入层、TFB空穴传输层、蓝光CdZnSeS量子点发光层、ZnO电子传输层和阴极电极铝。量子点发光二极管同实施例1的不同之处在于电子传输层为未掺杂的普通ZnO纳米颗粒，并直接旋涂于量子点发光层上。对该器件进行表征，结果见表1。
表1
项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例
成膜性 均匀 均匀 均匀 不均匀
电流效率(C.E.)/cd/A 5.22 4.77 4.93 1.35
外量子效率(EQE)/％ 8.92 8.35 8.67 2.4
尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种量子点电致发光器件，包括量子点发光层、电子传输层，其特征在于，在量子点发光层和电子传输层之间设置有中间层，所述中间层的材料包括禁带宽度不小于4eV的聚合物和油酸。
2.根据权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述聚合物与油酸的质量比为(0.8～2):1。
3.根据权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述聚合物选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸亚丙酯、聚苯乙烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层的材料包括ZnMgLiO纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述ZnMgLiO纳米颗粒具有表面配体，所述表面配体为聚乙二醇。
6.根据权利要求5所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述聚乙二醇包括PEG200，PEG400，PEG600。
7.根据权利要求6所述的量子点电致发光器件，其特征在于，以质量分数计，所述表面配体占ZnMgLiO纳米颗粒的30～40％。
8.根据权利要求4～7所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述ZnMgLiO纳米颗粒粒径范围3～7nm。
9.根据权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述电子传输层的厚度为50～100nm。
10.根据权利要求1所述的量子点电致发光器件，其特征在于，所述中间层的厚度为3～8nm。
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