CN109742233A - 倒置串联白光量子点发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种倒置串联白光量子点发光器件及其制备方法，采用一系列量子点发光层分别作为红、绿或蓝三种不同色光的发光功能层，使各发光单元形成红、绿或蓝三种不同色光的发光器件，通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件，采用共用电源驱动从而发出白光。本发明通过一系列单个器件结构的堆叠且仅使用单个电源驱动的发光器件，易于对各单元进行分别优化并实现对各发光层颜色的调节，有效提高了器件发光效率，改善了白光器件的稳定性，同时保证了发光寿命。

Description

倒置串联白光量子点发光器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种量子点发光器件及其制备方法，特别是涉及一种倒置量子点发光器件及其制备方法，应用于新型显示器件制造技术领域。

背景技术

量子点发光二极管(QLED)具有发光亮度高、色域广，发光效率高、成本低、寿命长、可溶液加工等优势，在固态照明和新型显示领域受到了广泛的关注，具有广阔的发展前景。

近年来，除了日渐成熟的红绿蓝单色量子点发光器件，白光量子点发光器件也备受瞩目。一般的白光量子点发光器件是通过对红绿蓝三种量子点或更多颜色的量子点进行不同比例的混合来达到发射白光的目的。但是混合量子点之间存在荧光共振能量转移及量子点的自吸收，从而导致白光器件效率偏低。并且混合白光器件存在严重的电压依赖性，不能稳定地发出白光。随着显示和照明市场向大面积发光器件方向发展，QLED还要面临将发光区域做大而不使寿命衰减的难题。此外，现有的白光量子点发光器件的功能层多采用真空蒸镀工艺制备，蒸发源制备要求高，方法复杂，成本较高。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种倒置串联白光量子点发光器件及其制备方法，通过一系列单个器件结构的堆叠且仅使用单个电源驱动的发光器件，易于对各单元进行分别优化并实现对各发光层颜色的调节，有效提高了器件发光效率，改善了白光器件的稳定性，同时保证了发光寿命。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种倒置串联白光量子点发光器件，主要包括基底和阳极，并从下而上将基底、第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元、阳极组成倒置串联发光器件结构，基底设有ITO薄膜阴极；第一发光单元具有自下而上由第一电子传输层、第一电子阻挡层、第一量子点发光层、第一空穴传输层和第一空穴注入层组成的第一发光单元结构；第二发光单元具有自下而上由第二电子传输层、第二电子阻挡层、第二量子点发光层、第二空穴传输层和第二空穴注入层组成的第二发光单元结构；第三发光单元具有自下而上由第三电子传输层、第三电子阻挡层、第三量子点发光层、第三空穴传输层和第三空穴注入层组成的第三发光单元结构；阳极设置于第三发光单元顶部的第三空穴注入层上；第一量子点发光层、第二量子点发光层和第三量子点发光层分别作为红、绿或蓝三种不同色光的发光功能层，使第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元形成红、绿或蓝三种不同色光的发光器件，通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件，采用共用电源驱动从而发出白光。

作为本发明优选的技术方案，第一量子点发光层采用红光量子点材料制成，第二量子点发光层采用绿光量子点材料制成，第三量子点发光层采用蓝光量子点材料制成，使第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元从下到上依次形成红、绿、蓝发光单元。

作为本发明优选的技术方案，第一量子点发光层采用红光量子点材料的发光效率为70～90％，发射波长为618～622nm，半峰宽为30～32nm；第二量子点发光层采用绿光量子点材料的发光效率为70～90％，发射波长为526～528nm，半峰宽为25～27nm；第三量子点发光层采用蓝光量子点材料的发光效率为70～80％，发射波长为452～453nm，半峰宽为20～22nm。

作为本发明优选的技术方案，第一量子点发光层的量子点材料为具有核壳结构的CdSe/CdS红光量子点，第二量子点发光层为具有核壳结构的CdSe/ZnS绿光量子点，第三量子点发光层的量子点材料为具有核壳结构的CdZnS/ZnS蓝光量子点；其中第一量子点发光层、第二量子点发光层和第三量子点发光层的厚度分别为15～20nm、18～23nm和30～35nm。

作为本发明优选的技术方案，ITO薄膜阴极厚度为100～150nm；阳极厚度为100～150nm，阳极为Al电极。

作为本发明优选的技术方案，采用氧化锌纳米颗粒材料制成氧化锌薄膜分别作为第一电子传输层、第二电子传输层、第三电子传输层，第一电子传输层、第二电子传输层、第三电子传输层的厚度分别为35～40nm、25～30nm和20～25nm。

作为本发明优选的技术方案，采用polyethylenimine ethoxylated材料制成功能层薄膜分别作为第一电子阻挡层、第二电子阻挡层、第三电子阻挡层，第一电子阻挡层、第二电子阻挡层、第三电子阻挡层的厚度分别为10～15nm。

作为本发明优选的技术方案，采用poly(9-vinylcarbazole)材料制成功能层薄膜分别作为第一空穴传输层、第二空穴传输层、第三空穴传输层，第一空穴传输层、第二空穴传输层、第三空穴传输层的厚度分别为20～25nm。

作为本发明优选的技术方案，采用Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)材料制成PEDOT:PSS薄膜分别作为第一空穴注入层、第二空穴注入层、第三空穴注入层，第一空穴注入层、第二空穴注入层、第三空穴注入层的厚度分别为30～35nm。

一种本发明倒置串联白光量子点发光器件的制备方法，包括如下步骤：

a.将作为阴极的含ITO透明电极的玻璃衬底进行清洗处理：

分别用清洁剂、去离子水、丙酮和异丙醇连续超声清洗处理各至少20分钟，之后将玻璃衬底烘干并转移至氮气手套箱中；

b.第一电子传输层的制备：

在经过步骤a进行清洁处理的玻璃衬底的ITO透明电极一侧表面上旋涂浓度不低于30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间至少45s，在旋涂完成后以不低于150℃的温度进行退火至少30min，得到氧化锌薄膜，作为第一电子传输层；

c.第一电子阻挡层的制备：

在步骤b中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度不低于0.5wt％，控制转速不低于5000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于110℃的温度进行退火不少于10min，得到PEIE薄膜，作为第一电子阻挡层；

d.第一量子点发光层的制备：

在步骤c中制备的PEIE薄膜上旋涂红光量子点溶液，红光量子点溶液中的量子点为CdSe/CdS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，红光量子点溶液的红光量子点浓度不低于10mg/ml，控制转速不低于4000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于90℃的温度进行退火不少于20min，得到量子点功能层薄膜，作为第一量子点发光层；

e.第一空穴传输层的制备：

在步骤d中制备的量子点功能层薄膜上，以不低于4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度不低于8mg/ml，旋涂时间至少为40s，在旋涂完成后以不低于120℃进行退火至少20min，形成PVK薄膜层，作为第一空穴传输层；

f.第一空穴注入层的制备：

在步骤e中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速至少为4000转/分钟，旋涂时间至少为40s，控制旋涂薄膜的退火温度不低于130℃，退火时间不少于20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第一空穴注入层，完成第一发光单元的制备；

g.第二电子传输层的制备：

在步骤f中制备的PEDOT:PSS薄膜上旋涂浓度不低于30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间至少45s，在旋涂完成后以不低于150℃的温度进行退火至少30min，得到氧化锌薄膜，作为第二电子传输层；并通过PEDOT:PSS薄膜/氧化锌薄膜作为连接第一发光单元和第二发光单元的串联连接复合层；

h.第二电子阻挡层的制备：

在步骤g中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度不低于0.5wt％，控制转速不低于5000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于110℃的温度进行退火不少于10min，得到PEIE薄膜，作为第二电子阻挡层；

i.第二量子点发光层的制备：

在步骤h中制备的PEIE薄膜上旋涂绿光量子点溶液，绿光量子点溶液中的量子点为CdSe/ZnS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，绿光量子点溶液的绿光量子点浓度不低于18mg/ml，控制转速不低于4000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于90℃的温度进行退火不少于20min，得到量子点功能层薄膜，作为第二量子点发光层；

j.第二空穴传输层的制备：

在步骤i中制备的量子点功能层薄膜上，以不低于4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度不低于8mg/ml，旋涂时间至少为40s，在旋涂完成后以不低于120℃进行退火至少20min，形成PVK薄膜层，作为第二空穴传输层；

k.第二空穴注入层的制备：

在步骤j中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速至少为4000转/分钟，旋涂时间至少为40s，控制旋涂薄膜的退火温度不低于130℃，退火时间不少于20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第二空穴注入层，完成第二发光单元的制备；

l.第三电子传输层的制备：

在步骤k中制备的PEDOT:PSS薄膜上旋涂浓度不低于30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间至少45s，在旋涂完成后以不低于150℃的温度进行退火至少30min，得到氧化锌薄膜，作为第三电子传输层；并通过PEDOT:PSS薄膜/氧化锌薄膜作为连接第二发光单元和第三发光单元的串联连接复合层；

m.第三电子阻挡层的制备：

在步骤g中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度不低于0.5wt％，控制转速不低于5000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于110℃的温度进行退火不少于10min，得到PEIE薄膜，作为第三电子阻挡层；

n.第三量子点发光层的制备：

在步骤m中制备的PEIE薄膜上旋涂蓝光量子点溶液，蓝光量子点溶液中的量子点为CdZnS/ZnS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，蓝光量子点溶液的蓝光量子点浓度不低于18mg/ml，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间不少40s，在旋涂完成后以不低于90℃的温度进行退火不少于20min，得到量子点功能层薄膜，作为第三量子点发光层；

o.第三空穴传输层的制备：

在步骤n中制备的量子点功能层薄膜上，以不低于4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度不低于8mg/ml，旋涂时间至少为40s，在旋涂完成后以不低于120℃进行退火至少20min，形成PVK薄膜层，作为第三空穴传输层；

p.第三空穴注入层的制备：

在步骤o中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速至少为4000转/分钟，旋涂时间至少为40s，控制旋涂薄膜的退火温度不低于130℃，退火时间不少于20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第三空穴注入层，完成第三发光单元的制备，使红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件；

q.将在完成的器件转移至真空蒸镀室，在步骤p中制备的PEDOT:PSS薄膜层上蒸镀Al电极层作为阳极层，厚度不低于100nm，最终得到倒置串联白光量子点发光器件。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.本发明白光串联器件为红、绿、蓝三结构串联的倒置白光量子点发光器件，通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠从而发出白光，与单个白光发光器件结构相比，在一定的驱动电流下，串联白光发光器件具有更高的亮度和发光效率，且白光稳定性好；

2.本发明器件通过制备串联白光量子点发光器件，不仅使空穴和电子的注入更为平衡，提高了白光量子点发光器件的电流效率，还改善了白光器件的稳定性；

3.本发明工艺除阳极使用真空蒸镀外，其余全部功能层全部使用溶液旋涂法进行薄膜的制备，材料易获取，方法简单，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例一倒置串联白光量子点发光器件的结构示意图。

图2为本发明实施例一倒置串联白光量子点发光器件的电致发光光谱图。

图3为本发明实施例一倒置串联白光量子点发光器件的亮度-电流效率效率图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：

实施例一

在本实施例中，参见图1，一种倒置串联白光量子点发光器件，主要包括基底1和阳极18，并从下而上将基底1、第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元、阳极18组成倒置串联发光器件结构，基底1设有ITO薄膜阴极2；第一发光单元具有自下而上由第一电子传输层3、第一电子阻挡层4、第一量子点发光层5、第一空穴传输层6和第一空穴注入层7组成的第一发光单元结构；第二发光单元具有自下而上由第二电子传输层8、第二电子阻挡层9、第二量子点发光层10、第二空穴传输层11和第二空穴注入层12组成的第二发光单元结构；第三发光单元具有自下而上由第三电子传输层13、第三电子阻挡层14、第三量子点发光层15、第三空穴传输层16和第三空穴注入层17组成的第三发光单元结构；阳极18设置于第三发光单元顶部的第三空穴注入层17上；第一量子点发光层5、第二量子点发光层10和第三量子点发光层15分别作为红、绿或蓝三种不同色光的发光功能层，使第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元形成红、绿或蓝三种不同色光的发光器件，通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件，采用共用电源驱动从而发出白光。

在本实施例中，参见图1和图2，第一量子点发光层5采用红光量子点材料制成，第二量子点发光层10采用绿光量子点材料制成，第三量子点发光层15采用蓝光量子点材料制成，使第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元从下到上依次形成红、绿、蓝发光单元。第一量子点发光层5采用红光量子点材料的发光效率为70～90％，发射波长为618～622nm，半峰宽为30～32nm；第二量子点发光层10采用绿光量子点材料的发光效率为70～90％，发射波长为526～528nm，半峰宽为25～27nm；第三量子点发光层15采用蓝光量子点材料的发光效率为70～80％，发射波长为452～453nm，半峰宽为20～22nm。

在本实施例中，参见图1，第一量子点发光层5的量子点材料为具有核壳结构的CdSe/CdS红光量子点，第二量子点发光层10为具有核壳结构的CdSe/ZnS绿光量子点，第三量子点发光层15的量子点材料为具有核壳结构的CdZnS/ZnS蓝光量子点；其中第一量子点发光层5、第二量子点发光层10和第三量子点发光层15的厚度分别为15nm、18nm和30nm。ITO薄膜阴极2厚度为100nm；阳极18厚度为100nm，阳极18为Al电极。采用氧化锌纳米颗粒材料制成氧化锌薄膜分别作为第一电子传输层3、第二电子传输层8、第三电子传输层13，第一电子传输层3、第二电子传输层8、第三电子传输层13的厚度分别为35nm、25nm和20nm。采用polyethylenimine ethoxylated材料制成功能层薄膜分别作为第一电子阻挡层4、第二电子阻挡层9、第三电子阻挡层14，第一电子阻挡层4、第二电子阻挡层9、第三电子阻挡层14的厚度分别为10nm。采用poly(9-vinylcarbazole)材料制成功能层薄膜分别作为第一空穴传输层6、第二空穴传输层11、第三空穴传输层16，第一空穴传输层6、第二空穴传输层11、第三空穴传输层16的厚度分别为20nm。采用Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)材料制成PEDOT:PSS薄膜分别作为第一空穴注入层7、第二空穴注入层12、第三空穴注入层17，第一空穴注入层7、第二空穴注入层12、第三空穴注入层17的厚度分别为30nm。

在本实施例中，参见图1和图2，一种权利要求1倒置串联白光量子点发光器件的制备方法，包括如下步骤：

a.将作为阴极的含ITO透明电极的玻璃衬底进行清洗处理：

分别用清洁剂、去离子水、丙酮和异丙醇连续超声清洗处理各20分钟，之后将玻璃衬底烘干并转移至氮气手套箱中；

b.第一电子传输层的制备：

在经过步骤a进行清洁处理的玻璃衬底的ITO透明电极一侧表面上旋涂浓度为30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速为2000r/min，旋涂时间为45s，在旋涂完成后以150℃的温度进行退火30min，得到氧化锌薄膜，作为第一电子传输层；

c.第一电子阻挡层的制备：

在步骤b中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度为0.5wt％，控制转速为5000r/min，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以110℃的温度进行退火10min，得到PEIE薄膜，作为第一电子阻挡层；

d.第一量子点发光层的制备：

在步骤c中制备的PEIE薄膜上旋涂红光量子点溶液，红光量子点溶液中的量子点为CdSe/CdS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，红光量子点溶液的红光量子点浓度为10mg/ml，控制转速为4000r/min，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以90℃的温度进行退火20min，得到量子点功能层薄膜，作为第一量子点发光层；

e.第一空穴传输层的制备：

在步骤d中制备的量子点功能层薄膜上，以4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度为8mg/ml，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以120℃进行退火20min，形成PVK薄膜层，作为第一空穴传输层；

f.第一空穴注入层的制备：

在步骤e中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速为4000转/分钟，旋涂时间为40s，控制旋涂薄膜的退火温度为130℃，退火时间为20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第一空穴注入层，完成第一发光单元的制备；

g.第二电子传输层的制备：

在步骤f中制备的PEDOT:PSS薄膜上旋涂浓度为30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速为2000r/min，旋涂时间为45s，在旋涂完成后以150℃的温度进行退火30min，得到氧化锌薄膜，作为第二电子传输层；并通过PEDOT:PSS薄膜/氧化锌薄膜作为连接第一发光单元和第二发光单元的串联连接复合层；

h.第二电子阻挡层的制备：

在步骤g中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度为0.5wt％，控制转速为5000r/min，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以110℃的温度进行退火10min，得到PEIE薄膜，作为第二电子阻挡层；

i.第二量子点发光层的制备：

在步骤h中制备的PEIE薄膜上旋涂绿光量子点溶液，绿光量子点溶液中的量子点为CdSe/ZnS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，绿光量子点溶液的绿光量子点浓度为18mg/ml，控制转速为4000r/min，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以90℃的温度进行退火20min，得到量子点功能层薄膜，作为第二量子点发光层；

j.第二空穴传输层的制备：

在步骤i中制备的量子点功能层薄膜上，以4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度为8mg/ml，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以120℃进行退火20min，形成PVK薄膜层，作为第二空穴传输层；

k.第二空穴注入层的制备：

在步骤j中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速为4000转/分钟，旋涂时间为40s，控制旋涂薄膜的退火温度为130℃，退火时间为20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第二空穴注入层，完成第二发光单元的制备；

l.第三电子传输层的制备：

在步骤k中制备的PEDOT:PSS薄膜上旋涂浓度为30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速为2000r/min，旋涂时间为45s，在旋涂完成后以150℃的温度进行退火30min，得到氧化锌薄膜，作为第三电子传输层；并通过PEDOT:PSS薄膜/氧化锌薄膜作为连接第二发光单元和第三发光单元的串联连接复合层；

m.第三电子阻挡层的制备：

在步骤g中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度为0.5wt％，控制转速为5000r/min，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以110℃的温度进行退火10min，得到PEIE薄膜，作为第三电子阻挡层；

n.第三量子点发光层的制备：

在步骤m中制备的PEIE薄膜上旋涂蓝光量子点溶液，蓝光量子点溶液中的量子点为CdZnS/ZnS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，蓝光量子点溶液的蓝光量子点浓度为18mg/ml，控制转速为2000r/min，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以90℃的温度进行退火20min，得到量子点功能层薄膜，作为第三量子点发光层；

o.第三空穴传输层的制备：

在步骤n中制备的量子点功能层薄膜上，以4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度为8mg/ml，旋涂时间为40s，在旋涂完成后以120℃进行退火20min，形成PVK薄膜层，作为第三空穴传输层；

p.第三空穴注入层的制备：

在步骤o中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速为4000转/分钟，旋涂时间为40s，控制旋涂薄膜的退火温度为130℃，退火时间为20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第三空穴注入层，完成第三发光单元的制备，使红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件；

q.将在完成的器件转移至真空蒸镀室，在步骤p中制备的PEDOT:PSS薄膜层上蒸镀Al电极层作为阳极层，厚度为100nm，最终得到倒置串联白光量子点发光器件。

图1为本实施例倒置串联白光量子点发光器件的结构示意图。本实施例白光串联量子点发光器件的制备从下到上依次为红、绿、蓝发光单元。图2为本实施例倒置串联白光量子点发光器件的电致发光光谱图。图3为本实施例倒置串联白光量子点发光器件的亮度-电流效率效率图。从图2和图3可知，串联发光器件是通过若干单个器件结构的堆叠且仅使用单个电源驱动的发光器件，易于对各单元进行分别优化并实现对各发光层颜色的调节，同时保证了发光寿命。白光串联器件是通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠从而发出白光。与单个白光发光器件结构相比，在一定的驱动电流下，串联白光发光器件具有更高的亮度和发光效率，且白光稳定性好。本实施例通过制备串联白光量子点发光器件，不仅使空穴和电子的注入更为平衡，提高了白光量子点发光器件的电流效率，还改善了白光器件的稳定性。本实施例除阳极使用真空蒸镀外，其余全部功能层全部使用溶液旋涂法进行薄膜的制备，材料易获取，方法简单，成本较低。本实施例实现了红、绿、蓝三种颜色发光的倒置PEDOT:PSS串联量子点发光器件结构设计及其制备，使发光器件在低电流密度下驱动高亮度，实现高效率和长寿命，满足新型显示和固态照明领域的需要。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，第一量子点发光层5的量子点材料为具有核壳结构的CdSe/CdS红光量子点，第二量子点发光层10为具有核壳结构的CdSe/ZnS绿光量子点，第三量子点发光层15的量子点材料为具有核壳结构的CdZnS/ZnS蓝光量子点；其中第一量子点发光层5、第二量子点发光层10和第三量子点发光层15的厚度分别为20nm、23nm和35nm。ITO薄膜阴极2厚度为150nm；阳极18厚度为150nm，阳极18为Al电极。采用氧化锌纳米颗粒材料制成氧化锌薄膜分别作为第一电子传输层3、第二电子传输层8、第三电子传输层13，第一电子传输层3、第二电子传输层8、第三电子传输层13的厚度分别为40nm、30nm和25nm。采用polyethylenimine ethoxylated材料制成功能层薄膜分别作为第一电子阻挡层4、第二电子阻挡层9、第三电子阻挡层14，第一电子阻挡层4、第二电子阻挡层9、第三电子阻挡层14的厚度分别为15nm。采用poly(9-vinylcarbazole)材料制成功能层薄膜分别作为第一空穴传输层6、第二空穴传输层11、第三空穴传输层16，第一空穴传输层6、第二空穴传输层11、第三空穴传输层16的厚度分别为25nm。采用Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)材料制成PEDOT:PSS薄膜分别作为第一空穴注入层7、第二空穴注入层12、第三空穴注入层17，第一空穴注入层7、第二空穴注入层12、第三空穴注入层17的厚度分别为35nm。

本实施例白光串联量子点发光器件的制备从下到上依次为红、绿、蓝发光单元。串联发光器件是通过若干单个器件结构的堆叠且仅使用单个电源驱动的发光器件，易于对各单元进行分别优化并实现对各发光层颜色的调节，同时保证了发光寿命。白光串联器件是通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠从而发出白光。与单个白光发光器件结构相比，在一定的驱动电流下，串联白光发光器件具有更高的亮度和发光效率，且白光稳定性好。本实施例通过制备串联白光量子点发光器件，不仅使空穴和电子的注入更为平衡，提高了白光量子点发光器件的电流效率，还改善了白光器件的稳定性。本实施例除阳极使用真空蒸镀外，其余全部功能层全部使用溶液旋涂法进行薄膜的制备，材料易获取，方法简单，成本较低。本实施例实现了红、绿、蓝三种颜色发光的倒置PEDOT:PSS串联量子点发光器件结构设计及其制备，使发光器件在低电流密度下驱动高亮度，实现高效率和长寿命，满足新型显示和固态照明领域的需要。

上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明倒置串联白光量子点发光器件及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种倒置串联白光量子点发光器件，主要包括基底(1)和阳极(18)，其特征在于：并从下而上将基底(1)、第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元、阳极(18)组成倒置串联发光器件结构，所述基底(1)设有ITO薄膜阴极(2)；

所述第一发光单元具有自下而上由第一电子传输层(3)、第一电子阻挡层(4)、第一量子点发光层(5)、第一空穴传输层(6)和第一空穴注入层(7)组成的第一发光单元结构；

所述第二发光单元具有自下而上由第二电子传输层(8)、第二电子阻挡层(9)、第二量子点发光层(10)、第二空穴传输层(11)和第二空穴注入层(12)组成的第二发光单元结构；

所述第三发光单元具有自下而上由第三电子传输层(13)、第三电子阻挡层(14)、第三量子点发光层(15)、第三空穴传输层(16)和第三空穴注入层(17)组成的第三发光单元结构；

所述阳极(18)设置于所述第三发光单元顶部的第三空穴注入层(17)上；所述第一量子点发光层(5)、第二量子点发光层(10)和第三量子点发光层(15)分别作为红、绿或蓝三种不同色光的发光功能层，使第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元形成红、绿或蓝三种不同色光的发光器件，通过对红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件，采用共用电源驱动从而发出白光。

2.根据权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：所述第一量子点发光层(5)采用红光量子点材料制成，第二量子点发光层(10)采用绿光量子点材料制成，第三量子点发光层(15)采用蓝光量子点材料制成，使第一发光单元、第二发光单元、第三发光单元从下到上依次形成红、绿、蓝发光单元。

3.根据权利要求2所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：所述第一量子点发光层(5)采用红光量子点材料的发光效率为70～90％，发射波长为618～622nm，半峰宽为30～32nm；第二量子点发光层(10)采用绿光量子点材料的发光效率为70～90％，发射波长为526～528nm，半峰宽为25～27nm；第三量子点发光层(15)采用蓝光量子点材料的发光效率为70～80％，发射波长为452～453nm，半峰宽为20～22nm。

4.根据权利要求2所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：所述第一量子点发光层(5)的量子点材料为具有核壳结构的CdSe/CdS红光量子点，所述第二量子点发光层(10)为具有核壳结构的CdSe/ZnS绿光量子点，所述第三量子点发光层(15)的量子点材料为具有核壳结构的CdZnS/ZnS蓝光量子点；其中所述第一量子点发光层(5)、第二量子点发光层(10)和第三量子点发光层(15)的厚度分别为15～20nm、18～23nm和30～35nm。

5.根据权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：所述ITO薄膜阴极(2)厚度为100～150nm；所述阳极(18)厚度为100～150nm，所述阳极(18)为Al电极。

6.根据权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：采用氧化锌纳米颗粒材料制成氧化锌薄膜分别作为第一电子传输层(3)、第二电子传输层(8)、第三电子传输层(13)，第一电子传输层(3)、第二电子传输层(8)、第三电子传输层(13)的厚度分别为35～40nm、25～30nm和20～25nm。

7.根据权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：采用polyethylenimine ethoxylated材料制成功能层薄膜分别作为第一电子阻挡层(4)、第二电子阻挡层(9)、第三电子阻挡层(14)，第一电子阻挡层(4)、第二电子阻挡层(9)、第三电子阻挡层(14)的厚度分别为10～15nm。

8.根据权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：采用poly(9-vinylcarbazole)材料制成功能层薄膜分别作为第一空穴传输层(6)、第二空穴传输层(11)、第三空穴传输层(16)，第一空穴传输层(6)、第二空穴传输层(11)、第三空穴传输层(16)的厚度分别为20～25nm。

9.根据权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件，其特征在于：采用Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)材料制成PEDOT:PSS薄膜分别作为第一空穴注入层(7)、第二空穴注入层(12)、第三空穴注入层(17)，第一空穴注入层(7)、第二空穴注入层(12)、第三空穴注入层(17)的厚度分别为30～35nm。

10.一种权利要求1所述倒置串联白光量子点发光器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将作为阴极的含ITO透明电极的玻璃衬底进行清洗处理：

分别用清洁剂、去离子水、丙酮和异丙醇连续超声清洗处理各至少20分钟，之后将玻璃衬底烘干并转移至氮气手套箱中；

b.第一电子传输层的制备：

在经过所述步骤a进行清洁处理的玻璃衬底的ITO透明电极一侧表面上旋涂浓度不低于30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间至少45s，在旋涂完成后以不低于150℃的温度进行退火至少30min，得到氧化锌薄膜，作为第一电子传输层；

c.第一电子阻挡层的制备：

在所述步骤b中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度不低于0.5wt％，控制转速不低于5000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于110℃的温度进行退火不少于10min，得到PEIE薄膜，作为第一电子阻挡层；

d.第一量子点发光层的制备：

在所述步骤c中制备的PEIE薄膜上旋涂红光量子点溶液，红光量子点溶液中的量子点为CdSe/CdS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，红光量子点溶液的红光量子点浓度不低于10mg/ml，控制转速不低于4000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于90℃的温度进行退火不少于20min，得到量子点功能层薄膜，作为第一量子点发光层；

e.第一空穴传输层的制备：

在所述步骤d中制备的量子点功能层薄膜上，以不低于4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度不低于8mg/ml，旋涂时间至少为40s，在旋涂完成后以不低于120℃进行退火至少20min，形成PVK薄膜层，作为第一空穴传输层；

f.第一空穴注入层的制备：

在所述步骤e中制备的PVK薄膜上旋涂

Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速至少为4000转/分钟，旋涂时间至少为40s，控制旋涂薄膜的退火温度不低于130℃，退火时间不少于20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第一空穴注入层，完成第一发光单元的制备；

g.第二电子传输层的制备：

在所述步骤f中制备的PEDOT:PSS薄膜上旋涂浓度不低于30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间至少45s，在旋涂完成后以不低于150℃的温度进行退火至少30min，得到氧化锌薄膜，作为第二电子传输层；并通过PEDOT:PSS薄膜/氧化锌薄膜作为连接第一发光单元和第二发光单元的串联连接复合层；

h.第二电子阻挡层的制备：

在所述步骤g中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度不低于0.5wt％，控制转速不低于5000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于110℃的温度进行退火不少于10min，得到PEIE薄膜，作为第二电子阻挡层；

i.第二量子点发光层的制备：

在所述步骤h中制备的PEIE薄膜上旋涂绿光量子点溶液，绿光量子点溶液中的量子点为CdSe/ZnS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，绿光量子点溶液的绿光量子点浓度不低于18mg/ml，控制转速不低于4000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于90℃的温度进行退火不少于20min，得到量子点功能层薄膜，作为第二量子点发光层；

j.第二空穴传输层的制备：

在所述步骤i中制备的量子点功能层薄膜上，以不低于4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度不低于8mg/ml，旋涂时间至少为40s，在旋涂完成后以不低于120℃进行退火至少20min，形成PVK薄膜层，作为第二空穴传输层；

k.第二空穴注入层的制备：

在所述步骤j中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速至少为4000转/分钟，旋涂时间至少为40s，控制旋涂薄膜的退火温度不低于130℃，退火时间不少于20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第二空穴注入层，完成第二发光单元的制备；

l.第三电子传输层的制备：

在所述步骤k中制备的PEDOT:PSS薄膜上旋涂浓度不低于30mg/ml的氧化锌乙醇溶液，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间至少45s，在旋涂完成后以不低于150℃的温度进行退火至少30min，得到氧化锌薄膜，作为第三电子传输层；并通过PEDOT:PSS薄膜/氧化锌薄膜作为连接第二发光单元和第三发光单元的串联连接复合层；

m.第三电子阻挡层的制备：

在所述步骤g中制备的氧化锌薄膜上旋涂溶于乙二醇甲醚的polyethylenimineethoxylated(PEIE)溶液，PEIE溶液质量浓度不低于0.5wt％，控制转速不低于5000r/min，旋涂时间不少于40s，在旋涂完成后以不低于110℃的温度进行退火不少于10min，得到PEIE薄膜，作为第三电子阻挡层；

n.第三量子点发光层的制备：

在所述步骤m中制备的PEIE薄膜上旋涂蓝光量子点溶液，蓝光量子点溶液中的量子点为CdZnS/ZnS核壳结构，分散于正辛烷溶剂中，蓝光量子点溶液的蓝光量子点浓度不低于18mg/ml，控制转速不低于2000r/min，旋涂时间不少40s，在旋涂完成后以不低于90℃的温度进行退火不少于20min，得到量子点功能层薄膜，作为第三量子点发光层；

o.第三空穴传输层的制备：

在所述步骤n中制备的量子点功能层薄膜上，以不低于4000转/分钟的速度旋涂溶于氯苯的poly(9-vinylcarbazole)(PVK)溶液，PVK溶液浓度不低于8mg/ml，旋涂时间至少为40s，在旋涂完成后以不低于120℃进行退火至少20min，形成PVK薄膜层，作为第三空穴传输层；

p.第三空穴注入层的制备：

在所述步骤o中制备的PVK薄膜上旋涂Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene-sulfonate)(PEDOT:PSS)溶液，转速至少为4000转/分钟，旋涂时间至少为40s，控制旋涂薄膜的退火温度不低于130℃，退火时间不少于20min，得到PEDOT:PSS薄膜，作为第三空穴注入层，完成第三发光单元的制备，使红绿蓝三种单个器件结构进行堆叠形成白光串联器件；

q.将在完成的器件转移至真空蒸镀室，在所述步骤p中制备的PEDOT:PSS薄膜层上蒸镀Al电极层作为阳极层，厚度不低于100nm，最终得到倒置串联白光量子点发光器件。