CN109449317A - 一种低温柔性全无机qled器件及其制备方法 - Google Patents

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胡海龙
朱阳斌
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Abstract

本发明属于光电发光与显示器件技术领域，具体涉及一种低温柔性全无机QLED器件及其制备方法，包括薄膜体系和制备方法。具体为，在柔性基板上沉积阳极层；配制功能层材料的墨水；在基板上依次沉积界面修饰层A、空穴传输层、界面修饰层B、量子点发光层和电子传输层；沉积阴极，并封装器件。该低温柔性全无机QLED器件及其制备方法具有制备工艺简单，材料成本低，退火温度低，柔性基板兼容性好，器件稳定性好，易于大面积成膜的优点。

Description

一种低温柔性全无机QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明属于光电发光与显示器件技术领域，具体涉及一种低温柔性全无机QLED器件及其制备方法，包括薄膜体系和制备方法。
背景技术
量子点又称为纳米晶，量子点的粒径一般介于1～20nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸大小以及化学组成使其发射光谱覆盖整个可见光区。此外量子点批次重复性好，荧光量子产率高，色纯度高，兼容印刷工艺制备等优点，使得电致发光QLED材料可以直接用来制造高性能的轻薄，柔性甚至可拉伸的发光显示器件，将是未来显示领域的重要方向之一。
随着近年来的研究，QLED器件的性能得以大幅提高，已报道的QLED的外量子效率已经达到20.8％，寿命超过10万小时，有望成为新一代高色彩质量、低功耗的平板显示与发光技术。
然而，目前报道性能高的QLED器件的经典多层结构依次为：电极，空穴注入层，空穴传输层，量子点发光层与电子传输层；或者其倒置结构。其中，空穴传输层材料多为有机材料，例如广泛使用的空穴传输材料PEDOT:PSS(聚3，4-乙撑二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐)，其具有高导电性、高透光性、匹配的能级结构以及良好的旋涂成膜性，但是PEDOT:PSS本身为水溶液易吸收水汽贬值并且其本身的酸性会腐蚀ITO电极。空穴传输材料多为PVK（聚(9-乙烯基咔唑)），TFB（聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基) -alt- (4,4'-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)]），Poly-TPD（聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]等HOMO较深的聚合物材料，但是其稳定性差，载流子迁移率低。
全无机QLED器件，是一种提高器件稳定性和批次重复性的有效方式。目前已有一些尝试，但是采用的NiO，CuO等材料需要很高的退火温度，无法应用于广泛使用的柔性基板，且该材料和发光层淬灭非常严重，极大地限制了量子点在柔性全无机QLED器件的应用和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低温柔性全无机QLED器件及其制备方法，旨在解决采用现有全无机QLED器件制备中空穴功能层要求退火温度高，空穴传输层与量子点发光层淬灭严重的问题，大大降低器件的制备难度，提高了器件的性能和稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案：
一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：在柔性基板上沉积阳极层；
步骤S2：配制功能层材料的墨水；
步骤S3：在基板上依次沉积界面修饰层A、空穴传输层、界面修饰层B、量子点发光层和电子传输层；
步骤S4：沉积阴极，并封装器件。
或者其倒置结构的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1：在柔性基板上沉积阴极层；
步骤S2：配制功能层材料的墨水；
步骤S3：在基板上依次沉积电子传输层、量子点发光层、界面修饰层B、空穴传输层、界面修饰层A；
步骤S4：沉积阳极，并封装器件。
所述的柔性基板包括PET、PS、PVA、PCB、微纳米级厚度的云母片、玻璃、金属中的一种。
所述的界面修饰层A为无机材料，包括氧化钼、氧化铝、氮化硅、还原的氧化石墨烯中的一种；界面修饰层A的厚度在0.5-20 nm。
所述空穴传输层的材料为CuSCN，用溶剂二乙基硫醚将CuSCN配置成10-50 mg/ml的溶液，然后旋涂沉积得到CuSCN薄膜，薄膜厚度为10-200nm；CuSCN成膜后在室温至150℃之间进行低温退火处理，或者无需退火。
所述的界面修饰层B为无机材料，包括氧化铝、氮化硅中的一种；界面修饰层B的厚度在0.5-20 nm。
量子点发光层的材料为核壳量子点或者无机钙钛矿量子点，其中，核壳量子点包括CdS、CdTe、CdSe、ZnSe、ZnTe、PbS、PbSe、InP、CuInS核壳量子点；无机钙钛矿量子点包括ABX3、A2B2X6 或 A3B3X9结构体系，其中元素A为无机金属元素铯或铷，元素B为铅、锡、锑、碲或锰，卤素X为F、Cl、Br或I。
所述的电子传输层为ZnxMg1-xO 纳米颗粒，0≤x≤1；且对于无机钙钛矿量子点器件，ZnxMg1-xO 分散于氯苯，甲苯以及氯仿溶剂：对于核壳量子点器件，ZnxMg1-xO 溶于乙醇溶剂。
如上所述的制备方法制得的低温柔性全无机QLED器件。
本发明的显著优点在于：
本发明提及的一种低温柔性全无机QLED器件及其制备方法，具有制备工艺简单，材料成本低，退火温度低，柔性基板兼容性好，器件稳定性好，易于大面积成膜的优点。
附图说明
图1是本发明的柔性全无机QLED器件的制备的流程示意图；
图2是本发明的柔性全无机QLED器件结构示意图；
图3是本发明的柔性全无机QLED器件能级结构图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例具体说明本发明一种低温柔性全无机QLED器件及其制备方法。本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清楚放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。
图3是本发明的柔性全无机QLED显示器件的能级结构图。其中，每一层顶底分别代表了HOMO和LUMO的能级。结合图2，ITO基材110一侧作为阳极，空穴处在HOMO能级上，然后经过界面修饰层A 120，透过空穴传输层130，穿透界面修饰层B140传输到量子点发光层150的HOMO与从阴极170和电子传输层160传输到量子点发光层150 LUMO的电子复合发光。
此附图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。
在下文中，将根据下面的实施例更详细的说明本发明。但是，这些实施例是为了说明起见而给出的，不应该看做是对本发明的范围的限制。
实施例1
一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将溅射有ITO （110）的柔性PET（100）基板通过丙酮、酒精、去离子水依次超声清洗，干燥，等离子处理；
第二步，将空穴传输层材料CuSCN粉末溶于二乙基硫醚，溶液浓度为30 mg/ml，60℃加热搅拌2h，然后过0.22 um滤头过滤后待用；将Zn0.8Mg0.2O溶于乙醇，备用；
第三步，室温条件下，基板上以4000转每分的速度旋涂沉积厚度为10 nm的MoO3薄膜（120），100℃退火，3000转每分的速度旋涂沉积厚度为100nm的CuSCN薄膜（130），3000转每分的速度旋涂沉积厚度为10nm的Al2O3 纳米颗粒薄膜（140），2000转每分的速度旋涂沉积厚度为30nm的CdSe量子点薄膜作为发光层（150），2000转每分的速度旋涂沉积厚度为30nm的Zn0.8Mg0.2O 纳米颗粒薄膜作为电子传输层（160），60 ℃退火；（图一）
第四步，利用真空蒸发蒸镀银阴极（170）100 nm。
实施例2
一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将溅射有ITO的柔性PET基板通过丙酮、酒精、去离子水依次超声清洗，干燥，等离子处理；
第二步，将空穴传输材料CuSCN粉末溶于二乙基硫醚，溶液浓度为30 mg/ml，60℃加热搅拌2h，然后过0.22 um滤头过滤后待用；将Zn0.8Mg0.2O溶于乙醇，备用；
第三步，室温条件下，基板上以4000转每分的速度旋涂沉积rGO(还原氧化石墨烯)薄膜，3000转每分的速度旋涂沉积CuSCN薄膜，3000转每分的速度旋涂沉积Al2O3 纳米颗粒薄膜，2000转每分的速度旋涂沉积厚度为30 nm的CdSe量子点薄膜作为发光层，2000转每分的速度旋涂沉积Zn0.8Mg0.2O纳米颗粒薄膜作为电子传输层，60 ℃退火；
第四步，利用真空蒸发蒸镀银阴极100 nm。
实施例3
一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
第一步，将溅射有ITO的柔性PET基板通过丙酮、酒精、去离子水依次超声清洗，干燥，等离子处理；
第二步，将空穴传输材料CuSCN粉末溶于二乙基硫醚，溶液浓度为30 mg/ml，60℃加热搅拌2h，然后过0.22 um滤头过滤后待用；将Zn0.8Mg0.2O溶于乙醇，备用；
第三步，室温条件下，2000转每分的速度旋涂沉积Zn0.8Mg0.2O 纳米颗粒薄膜，2000转每分的速度旋涂沉积厚度为30 nm的CdSe量子点薄膜作为发光层，2000转每分的速度旋涂沉积Zn0.8Mg0.2O纳米颗粒薄膜作为电子传输层，60 ℃退火；
第四步，利用真空蒸发蒸镀银阴极100 nm。
以上所述仅为本发明的较佳实施案例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，其特征在于：所述QLED器件的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在柔性基板上沉积阳极层；
步骤2：配制功能层材料的墨水；
步骤3：在基板上依次沉积界面修饰层A、空穴传输层、界面修饰层B、量子点发光层和电子传输层；
步骤4：沉积阴极，并封装器件；
或者，所述QLED器件的制备方法包括如下步骤：
步骤S1：在柔性基板上沉积阴极层；
步骤S2：配制功能层材料的墨水；
步骤S3：在基板上依次沉积电子传输层、量子点发光层、界面修饰层B、空穴传输层、界面修饰层A；
步骤S4：沉积阳极，并封装器件；
所述空穴传输层的材料为CuSCN，用溶剂二乙基硫醚将CuSCN配置成10-50 mg/ml的溶液，然后旋涂沉积得到CuSCN薄膜，薄膜厚度为10-200nm；CuSCN成膜后在室温至150℃之间进行低温退火处理，或者无需退火。
2.根据权利要求1所述的一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，其特征在于：所述的柔性基板包括PET、PS、PVA、PCB、微纳米级厚度的云母片、玻璃、金属中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，其特征在于：所述的界面修饰层A为无机材料，包括氧化钼、氧化铝、氮化硅、还原的氧化石墨烯中的一种；界面修饰层A的厚度在0.5-20 nm。
4.根据权利要求1所述的一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，其特征在于：所述的界面修饰层B为无机材料，包括氧化铝、氮化硅中的一种；界面修饰层B的厚度在0.5-20nm。
5.根据权利要求1所述的一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，其特征在于：量子点发光层的材料为核壳量子点或者无机钙钛矿量子点，其中，核壳量子点包括CdS、CdTe、CdSe、ZnSe、ZnTe、PbS、PbSe、InP、CuInS核壳量子点；无机钙钛矿量子点包括ABX3、A2B2X6 或A3B3X9结构体系，其中元素A为无机金属元素铯或铷，元素B为铅、锡、锑、碲或锰，卤素X为F、Cl、Br或I。
6.根据权利要求5所述的一种低温柔性全无机QLED器件的制备方法，其特征在于：所述的电子传输层为ZnxMg1-xO 纳米颗粒，0≤x≤1；且对于无机钙钛矿量子点器件，ZnxMg1-xO 分散于氯苯，甲苯以及氯仿溶剂：对于核壳量子点器件，ZnxMg1-xO 溶于乙醇溶剂。
7.如权利要求1-6任一所述的制备方法制得的低温柔性全无机QLED器件。
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