CN109659450A - 一种量子点发光器件的制备方法及量子点发光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，公开了一种量子点发光器件的制备方法及量子点发光器件，该量子点发光器件的制备方法包括：在衬底基板上形成第一电极层；在第一电极层上形成空穴注入层；在空穴注入层上形成空穴传输层；在空穴传输层上形成量子点发光层；在量子点发光层上形成电子传输层；在电子传输层上形成第二电极层，在第二电极层上形成第三电极层；其中，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级、且小于所述第三电极层的功函数。该量子点发光器件的制备方法中，将顶电极制备为双层结构的透明电极，既有利于电子的注入，又有利提高顶电极的透过率，进而提高光取出效率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种量子点发光器件的制备方法及量子点发光器件。
背景技术
量子点QD作为新型的发光材料，具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优点，成为目前新型LED发光材料的研究热点。因此，以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管QLED成为了目前新型显示器件研究的主要方向。
对于显示产品，由于高分辨率的需求，发光单元常采用顶发射的结构。在顶发射结构中，顶电极一般采用半透明电极，如薄的Al、Ag等，而薄金属薄膜的透过率较低，影响了光取出效率，不利于器件效率提高。
发明内容
本发明提供了一种量子点发光器件的制备方法及量子点发光器件，上述量子点发光器件既有利于电子的注入，又有利于提高顶电极的透过率，进而提高光取出效率。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种量子点发光器件的制备方法，包括：
在衬底基板上形成第一电极层；
在第一电极层上形成空穴注入层；
在空穴注入层上形成空穴传输层；
在空穴传输层上形成量子点发光层；
在量子点发光层上形成电子传输层；
在电子传输层上形成第二电极层，在第二电极层上形成第三电极层；其中，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级、且小于所述第三电极层的功函数。
通过上述量子点发光器件的制备方法可以制备出顶电极包括第二电极层和第三电极层双层电极结构，且第二电极层和第三电极层为透明电极层，第二电极层的功函数大于电子传输层的LUMO能级、且小于第三电极层的功函数的量子点发光器件，由于制作出的量子点发光器件的双层电极结构中第二电极层和第三电极层为透明电极层，且第二电极层的功函数与第三电极层的功函数相比较小，因此与电子传输层的LUMO能级更接近，有利于电子的注入，而第三电极层与电子传输层的LUMO能级相差较大，有利于提高量子点发光器件的顶电极的透过率，进而提高量子点发光器件的光取出效率。
在一种可能的实施方式中，所述在电子传输层上形成第二电极层，包括：
采用溅射的方式在电子传输层上沉积铟锌氧化物薄膜，溅射时氧气流量为0sccm至0.2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
在一种可能的实施方式中，所述在第二电极层上形成第三电极层，包括：
采用溅射的方式在第二电极层上沉积铟锌氧化物薄膜，溅射时氧气流量为0.5sccm至2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
在一种可能的实施方式中，所述电子传输层的沉积材料为氧化锌纳米粒子或者掺杂有镁的氧化锌纳米粒子。
在一种可能的实施方式中，所述第一电极的材料为透明的铟锡氧化物、氟掺杂锡氧化物、导电聚合物或者不透明的金属电极。
在一种可能的实施方式中，所述空穴注入层材料为有机注入材料或者无机氧化物。
在一种可能的实施方式中，所述空穴传输层的材料为有机传输材料或者无机氧化物。
本发明还提供一种量子点发光器件，包括依次层叠设置的衬底基板、第一电极层、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级且小于所述第三电极层的功函数。
在一种可能的实施方式中，所述第二电极层的为由低氧气含量溅射沉积形成的第一铟锌氧化物薄膜。
在一种可能的实施方式中，所述第三电极层为由高氧气含量溅射沉积形成的第二铟锌氧化物薄膜。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的氧气流量与功函数的关系图；
图3为本发明实施例提供的不同波长的光在透过不同铟锌氧化物薄膜时透过率的变化曲线；
图4为本发明实施例提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种量子点发光器件能级结构示意图。
图标：
1-衬底基板；2-第一电极层；3-空穴注入层；4-空穴传输层；5-量子点发光层；6-电子传输层；7-第二电极层；8-第三电极层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明提供一种量子点发光器件的制备方法，包括以下步骤：
S101：在衬底基板上形成第一电极层；
S102：在第一电极层上形成空穴注入层；
S103：在空穴注入层上形成空穴传输层；
S104：在空穴传输层上形成量子点发光层；
S105：在量子点发光层上形成电子传输层；
S106：在电子传输层上形成第二电极层，在第二电极层上形成第三电极层；其中，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级、且小于所述第三电极层的功函数。
通过上述量子点发光器件的制备方法可以制备出顶电极包括第二电极层和第三电极层双层电极结构，且第二电极层和第三电极层为透明电极层，第二电极层的功函数大于电子传输层的LUMO能级、且小于第三电极层的功函数的量子点发光器件，由于制作出的量子点发光器件的双层电极结构中第二电极层和第三电极层为透明电极层，且第二电极层的功函数与第三电极层的功函数相比较小，因此与电子传输层的LUMO能级更接近，有利于电子的注入，而第三电极层与电子传输层的LUMO能级相差较大，有利于提高量子点发光器件的顶电极的透过率，进而提高量子点发光器件的光取出效率。
并且，上述制备方法中，将第二电极层和第三电极层制备成为透明电极层，使得量子点发光器件具有弱微腔效应，还解决了量子点等无机材料由于采用溶液法工艺成膜，膜厚均匀性不够，从而无法精确控制微腔结构的缺点。
具体地，在电子传输层上形成第二电极层，包括以下步骤：
采用溅射的方式在电子传输层上沉积铟锌氧化物(IZO)薄膜，溅射时氧气流量为0sccm至0.2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
具体地，在第二电极层上形成第三电极层，包括以下步骤：
采用溅射的方式在第二电极层上沉积铟锌氧化物(IZO)薄膜，溅射时氧气流量为0.5sccm至2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
在上述量子点发光器件的制备方法中，惰性气体可以为氩气。
上述量子点发光器件的制备方法中，采用不同氧气流量沉积的铟锌氧化物薄膜透过率和功函数会有不同，其中，低氧气流量(0sccm至0.2sccm)沉积的IZO薄膜其功函数与电子传输层的LUMO能级接近，有利于电子的注入，高氧气流量(0.5sccm至2sccm)沉积的IZO薄膜其透过率比低氧气流量沉积的IZO薄膜高，有利于提高IZO薄膜的透过率，进而提高光取出效率。
在具体的实验数据中，图2表示实验得出的氧气流量与功函数的关系曲线；
图3表示不同波长的光在透过不同铟锌氧化物薄膜时透过率的变化曲线，其中，曲线A中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.4Pa，氧气流量为0sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1800s；曲线B中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.4Pa，氧气流量为0.8sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1800s；曲线C中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.4Pa，氧气流量为1.6sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1800s；曲线D中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.6Pa，氧气流量为1.6sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1200s；曲线E中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.8Pa，氧气流量为1.6sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为900s。工艺时间对应的是铟锌氧化物薄膜的厚度，从图3中可以看出工作压强和薄膜厚度对透过率的影响不大，氧气流量对透过率的影响较大。
具体地，如图2和3所示，低氧气流量如氧气流量为0sccm时，沉积的IZO薄膜功函数较低，约为4.2eV，与电子传输层的LUMO能级接近，有利于电子的注入，但其透过率仅有30％到40％，而高氧气流量如氧气流量为1.6sccm时，沉积的IZO薄膜的功函数约为5.6eV，这和电子传输层的LUMO能级相差较大，不利于电子的注入，但其透过率可以达到90％以上，因此考虑到能级和透过率两种因素，透明的顶电极采用两层结构，靠近电子传输层的第二电极采用低氧气流量的沉积方式，这样有利于电子的注入，而第三电极采用高氧气流量的沉积方式，这样有利于提高顶电极的透过率，进而提高顶电极的光取出效率。
上述量子点发光器件的制备方法中，衬底基板可以是玻璃，或者为柔性PET基底等，根据实际情况选择，在这里不做限制。
具体地，电子传输层的沉积材料优选为氧化锌ZnO纳米粒子或者掺杂有镁的氧化锌ZnO纳米粒子。
具体地，第一电极的材料可以为透明的铟锡氧化物ITO、氟掺杂锡氧化物FTO、导电聚合物等或者不透明的铝Al，银Ag等金属电极，根据实际情况选择，在这里不做限制。
具体地，空穴注入层材料可以为有机注入材料，如PEDOT：PSS等，或者可以为无机氧化物，如氧化钼MoOx材料等，根据实际情况选择，在这里不做限制。
具体地，空穴传输层的材料可以为有机传输层材料，如聚乙烯基咔唑PVK、TFB、四苯基联苯二胺类化合物TPD等，也可以为无机氧化物，如氧化镍NiOx或者钒氧化物VOx等，根据实际情况选择，在这里不做限制。
基于同样的发明构思，本发明还提供一种量子点发光器件，如图4所示，包括依次层叠设置的衬底基板1、第一电极层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、第二电极层7和第三电极层8，第二电极层7和第三电极层8为透明电极层，第二电极层7的功函数大于电子传输层6的LUMO能级且小于第三电极层8的功函数。如图5所示表示上述量子点发光器件的能级结构示意图。
上述发明实施例提供的量子点发光器件中，电子传输层上设置有第二电极层，第二电极层上设置有第三电极层，由于顶电极采用双层电极结构且第二电极层和第三电极层为透明电极层，第二电极层的功函数与第三电极层的功函数相比较小，因此与电子传输层的LUMO能级更接近，有利于电子的注入，而第三电极层与电子传输层的LUMO能级相差较大，有利于提高顶电极的透过率，进而提高光取出效率。
并且，第二电极层和第三电极层为透明电极层，具有弱微腔效应，还解决了量子点等无机材料由于采用溶液法工艺成膜，膜厚均匀性不够，从而无法精确控制微腔结构的缺点。
具体地，第二电极层的为由低氧气含量溅射沉积形成的第一铟锌氧化物薄膜。
具体地，第三电极层为由高氧气含量溅射沉积形成的第二铟锌氧化物薄膜。
具体地，制作工艺中是通过控制氧气流量，来控制工艺气体中氧气和惰性气体的比例，即氧气含量的。
低氧气含量沉积的第一铟锌氧化物薄膜其功函数与电子传输层的LUMO能级接近，有利于电子的注入，高氧气含量沉积的第二铟锌氧化物薄膜其透过率比低氧气流量沉积的第一铟锌氧化物薄膜高，有利于提高铟锌氧化物薄膜的透过率，进而提高光取出效率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种量子点发光器件的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底基板上形成第一电极层；
在第一电极层上形成空穴注入层；
在空穴注入层上形成空穴传输层；
在空穴传输层上形成量子点发光层；
在量子点发光层上形成电子传输层；
在电子传输层上形成第二电极层，在第二电极层上形成第三电极层；其中，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级、且小于所述第三电极层的功函数。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述在电子传输层上形成第二电极层，包括：
采用溅射的方式在电子传输层上沉积铟锌氧化物薄膜，溅射时氧气流量为0sccm至0.2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述在第二电极层上形成第三电极层，包括：
采用溅射的方式在第二电极层上沉积铟锌氧化物薄膜，溅射时氧气流量为0.5sccm至2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电子传输层的沉积材料为氧化锌纳米粒子或者掺杂有镁的氧化锌纳米粒子。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一电极的材料为透明的铟锡氧化物、氟掺杂锡氧化物、导电聚合物或者不透明的金属电极。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述空穴注入层材料为有机注入材料或者无机氧化物。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层的材料为有机传输材料或者无机氧化物。
8.一种量子点发光器件，其特征在于，包括依次层叠设置的衬底基板、第一电极层、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级且小于所述第三电极层的功函数。
9.根据权利要求8所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第二电极层的为由低氧气含量溅射沉积形成的第一铟锌氧化物薄膜。
10.根据权利要求8或9所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第三电极层为由高氧气含量溅射沉积形成的第二铟锌氧化物薄膜。
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