CN109935712A - Qled器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种QLED器件，包括阳极，结合在所述阳极上的量子点发光层，结合在所述量子点发光层上的电子传输层，结合在所述电子传输层上的金属缓冲层，以及设置在所述金属缓冲层上的阴极，其中，所述电子传输层的材料为n型4H‑SiC，所述金属缓冲层的材料选自能与所述n型4H‑SiC形成欧姆接触的金属材料。
Description
技术领域
本发明属于发光二极管技术领域，尤其涉及一种QLED器件及其制备方法。
背景技术
近年来，随着显示技术的快速发展，以半导体量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(QLED)受到了广泛的关注。由于具有色纯度高、发光效率高、发光颜色可调以及器件稳定等良好的特点，量子点发光二极管在平板显示、固态照明等领域具有广泛的应用前景。
尽管通过对量子点材料的改进使得QLED的性能(包括器件效率和寿命)得到了大幅度的提高，在传统量子点发光二极管器件结构[衬底(玻璃，柔性材料)/透明阳电极(如ITO)/导电缓冲层(如PEDOT:PSS)/空穴传输层(HTL)/量子点发光层(QDS)/电子传输层(ETL)/阴电极(如铝，银)，由于金属阴电极和金属氧化物电子传输层之间有明显的界面，金属电极与电子传输层的界面势垒较高，影响到载流子的有效注入、迁移，使其电子传输效率较低，进而影响器件的出光效率和使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED器件及其制备方法，旨在解决现有的QLED器件由于金属电极与电子传输层的界面势垒较高，导致载流子的有效注入、迁移降低，进而影响器件的出光效率和使用寿命的问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种QLED器件，包括阳极，结合在所述阳极上的量子点发光层，结合在所述量子点发光层上的电子传输层，结合在所述电子传输层上的金属缓冲层，以及设置在所述金属缓冲层上的阴极，其中，所述电子传输层的材料为n型4H-SiC。
以及，一种QLED器件的制备方法，所述QLED器件的制备方法包括以下步骤：
提供阳极基板，在所述阳极基板上制备量子点发光层；
在所述量子点发光层上制备4H-SiC材料的电子传输层；
在所述电子传输层上制备金属缓冲层；
在所述金属缓冲层上制备阴极；
或
所述QLED器件的制备方法包括以下步骤：
提供阴极基板，在所述阴极基板上制备金属缓冲层；
在所述金属缓冲层上制备4H-SiC材料的电子传输层；
在所述电子传输层上制备量子点发光层；
在所述量子点发光层上制备阳极。
本发明提供的QLED器件，以4H-SiC材料作为电子传输层材料，所述n型4H-SiC具有较宽的带隙(3.26eV)和良好的电子迁移率(1140cm2/vs)，能够有效促进电子的传输，提高电子迁移率。同时，本发明在4H-SiC材料的电子传输层和阴极之间设置金属缓冲层，使n型4H-SiC电子传输层在与金属缓冲层接触时获得良好的欧姆接触，减小了接触面的接触电阻，降低阴极和电子传输层之间的界面势垒，从而电子可以通过隧道效应直接穿过势垒，提高载流子的传输效率，进而改善了器件的效率和稳定性。此外，在4H-SiC材料的电子传输层和阴极之间设置金属缓冲层，能够提高阴极的附着力。
本发明提供的QLED器件的制备方法，方法简单，实现成本较低，适合低成本大规模器件制备。
附图说明
图1是本发明实施例提供的QLED器件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供了一种QLED器件，包括阳极，结合在所述阳极上的量子点发光层，结合在所述量子点发光层上的电子传输层，结合在所述电子传输层上的金属缓冲层，以及设置在所述金属缓冲层上的阴极，其中，所述电子传输层的材料为n型4H-SiC。
本发明实施例提供的QLED器件，以4H-SiC材料作为电子传输层材料，所述n型4H-SiC具有较宽的带隙(3.26eV)和良好的电子迁移率(1140cm2/vs)，能够有效促进电子的传输，提高电子迁移率。同时，本发明在4H-SiC材料的电子传输层和阴极之间设置金属缓冲层，使n型4H-SiC电子传输层在与金属缓冲层接触时获得良好的欧姆接触，减小了接触面的接触电阻，降低阴极和电子传输层之间的界面势垒，从而电子可以通过隧道效应直接穿过势垒，提高载流子的传输效率，进而改善了器件的效率和稳定性。此外，在4H-SiC材料的电子传输层和阴极之间设置金属缓冲层，能够提高阴极的附着力。
本发明实施例中，优选的，在所述阳极和所述量子点发光层之间设置的空穴注入层、空穴传输层中的至少一层。
作为一个具体实施例，如图1所示，提供了一种QLED器件，包括阳极1，结合在阳极1上的空穴注入层2，结合在空穴注入层2的空穴传输层3，结合在空穴传输层3上的量子点发光层4，结合在量子点发光层4上的电子传输层5，结合在电子传输层5上的金属缓冲层6，以及设置在金属缓冲层6上的阴极7，其中，电子传输层5的材料为n型4H-SiC。
具体的，阳极1可以设置在衬底上，衬底可以为柔性衬底，也可以为硬质衬底，如玻璃衬底。阳极1的材料、厚度，可以根据常规情况进行设置，具体的，阳极1包括但不限于ITO薄膜，阳极1的厚度为20-100nm。
空穴注入层2的材料优选但不限于PEDOT：PSS，空穴注入层2的厚度为30-40nm。
空穴传输层3的材料可以选自poly-TPD、TFB等有机传输材料，也可以选自NiO、MoO3等无机传输材料及其复合物，但不限于此。空穴传输层3的厚度为30-50nm。
量子点发光层4包括红绿蓝(R、G、B)量子点，量子点材料可以但是不限于CdSe/ZnS、CdS/ZnSe、CdZnS/ZnSe等核壳量子点或者基于渐变壳的量子点材料。量子点发光层4的厚度为30-60nm。
电子传输层5采用具有较宽的带隙(3.26eV)和良好的电子迁移率(1140cm2/vs)的4H-SiC材料，提高电子的迁移率，改善器件性能。电子传输层5的厚度为30-150nm，优选为50-150nm。
进一步的，在4H-SiC材料的电子传输层5与阴极7之间设置金属缓冲层6，n型4H-SiC电子传输层5在与金属缓冲层6接触时获得良好的欧姆接触，减小了接触面的接触电阻，降低阴极7和电子传输层5之间的界面势垒，从而电子可以通过隧道效应直接穿过势垒，提高载流子的传输效率，进而改善了器件的效率和稳定性。此外，在4H-SiC材料的电子传输层5和阴极7之间设置金属缓冲层6，能够提高阴极7的附着力。优选的，金属缓冲层6的材料选自能与所述n型4H-SiC形成欧姆接触的金属材料。具体的，金属缓冲层6的材料选自W、Cr、Ni、Ti、W、TiN、TiW、NiCr中的至少一种。优选的金属缓冲层6的材料可以最大程度优化电子传输层5的电子传输效率，从而最大化QLED器件的效率。优选的，金属缓冲层6的厚度为10-30nm。若金属缓冲层6的厚度过薄，则无法实现上述性能；若金属缓冲层6的厚度过厚，不仅提高成本，而且容易导致发光层发生淬灭。
阴极7的材料、厚度，可以根据常规情况进行设置，具体的，阴极7的材料包括但不限于Ag、Al，阴极7的厚度为50-100nm。
本发明实施例提供的QLED器件可以通过下述方法制备获得。
以及，本发明实施例提供了一种QLED器件的制备方法。
作为一种实施方式，所述QLED器件的制备方法包括以下步骤：
S01.提供阳极基板，在所述阳极基板上制备量子点发光层；
S02.在所述量子点发光层上制备4H-SiC材料的电子传输层；
S03.在所述电子传输层上制备金属缓冲层；
S04.在所述金属缓冲层上制备阴极。
上述步骤S01中，阳极基板的选择如上文所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。所述阳极基板的制备方法，可以通过磁控溅射的方法在基板上制备阳极如ITO膜。具体的，将清洗好的基板放置于磁控溅射机中进行ITO镀膜。
进一步的，在所述阳极基板上制备量子点发光层，可以通过旋涂、打印及喷涂等方法实现。优选的，在制备量子点发光层之前，还包括制备空穴注入层、空穴传输层中的至少一层。所述空穴注入层、所述空穴传输层均可以通过旋涂、打印及喷涂等溶液法或者真空蒸镀、溅射等真空方法制备。
上述步骤S02中，在所述量子点发光层上制备4H-SiC材料的电子传输层，所述电子传输层可以通过旋涂、打印及喷涂等溶液法或者真空蒸镀、溅射等真空方法制备。量子点发光层可以通过旋涂、打印及喷涂等方法实现。优选的，所述电子传输层采用磁控溅射法或PECVD制备获得。具体优选的，采用采用磁控溅射法制备所述4H-SiC电子传输层时，采用n型六方纤锌矿结构的4H-SiC单晶作为靶材，溅射膜层。
上述步骤S03中，在所述电子传输层上制备金属缓冲层优选采用磁控溅射法在所述电子传输层上进行镀膜。
上述步骤S04中，在所述金属缓冲层上制备阴极，采用蒸发镀膜或者磁控溅射的方法制备。
作为另一种实施方式，所述QLED器件的制备方法包括以下步骤：
Q01.提供阴极基板，在所述阴极基板上制备金属缓冲层；
Q02.在所述金属缓冲层上制备4H-SiC材料的电子传输层；
Q03.在所述电子传输层上制备量子点发光层；
Q04.在所述量子点发光层上制备阳极。
上述步骤Q01中，阴极基板的选择如上文所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。所述阴极基板的制备方法，可以通过磁控溅射的方法在基板上制备阴极。具体的，将清洗好的基板放置于磁控溅射机中进行镀膜。
进一步的，在所述阴极基板上制备金属缓冲层，优选采用磁控溅射法在所述电子传输层上进行镀膜。
上述步骤Q02中，在所述金属缓冲层上制备4H-SiC材料的电子传输层，可以通过旋涂、打印及喷涂等溶液法或者真空蒸镀、溅射等真空方法制备。量子点发光层可以通过旋涂、打印及喷涂等方法实现。优选的，所述电子传输层采用磁控溅射法或PECVD制备获得。具体优选的，采用采用磁控溅射法制备所述4H-SiC电子传输层时，采用n型六方纤锌矿结构的4H-SiC单晶作为靶材，溅射膜层。
上述步骤Q03中，在所述电子传输层上制备量子点发光层，可以通过旋涂、打印及喷涂等方法实现。
上述步骤Q04中，在所述量子点发光层上制备阳极，采用蒸发镀膜或者磁控溅射的方法制备。
优选的，在制备阳极之前，还包括制备空穴注入层、空穴传输层中的至少一层。所述空穴注入层、所述空穴传输层均可以通过旋涂、打印及喷涂等溶液法或者真空蒸镀、溅射等真空方法制备。
本发明实施例提供的QLED器件的制备方法，方法简单，实现成本较低，适合低成本大规模器件制备。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种QLED器件，包括ITO阳极，结合在阳极上的空穴注入层(PEDOT：PSS，厚度50nm)，结合在空穴注入层的空穴传输层(poly-TPD，厚度30nm)，结合在空穴传输层上的量子点发光层(20nm)，结合在量子点发光层上的电子传输层(4H-SiC，厚度30nm)，结合在电子传输层上的金属缓冲层(W，厚度10nm)，以及设置在金属缓冲层上的阴极(银，厚度70nm)。
所述QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
采用4H-SiC靶材射频溅射4H-SiC薄膜，溅射工艺为：功率60W，溅射气压为0.6Pa，氩气流量为50sccm，溅射时间为5min，厚度约为30nm；
采用直流溅射的方法制备金属W，溅射工艺为：溅射气压为0.4Pa.溅射电流40mA，氩气流量为30sccm，溅射时间为3min,厚度约为10nm。
实施例2
一种QLED器件，包括ITO阳极，结合在阳极上的空穴注入层(PEDOT：PSS，厚度50nm)，结合在空穴注入层的空穴传输层(poly-TPD，厚度30nm)，结合在空穴传输层上的量子点发光层(20nm)，结合在量子点发光层上的电子传输层(4H-SiC，厚度130nm)，结合在电子传输层上的金属缓冲层(Ni，厚度30nm)，以及设置在金属缓冲层上的阴极(银，厚度70nm)。
所述QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
采用4H-SiC靶材射频溅射4H-SiC薄膜，溅射工艺为：功率60W，溅射气压为0.6Pa，氩气流量为50sccm，溅射时间为15min，厚度约为130nm；
采用直流溅射的方法制备金属Ni，溅射工艺为：溅射气压为0.6Pa.溅射电流30mA，氩气流量为36sccm，溅射时间为9min,厚度约为30nm。
实施例3
一种QLED器件，包括ITO阳极，结合在阳极上的空穴注入层(PEDOT：PSS，厚度50nm)，结合在空穴注入层的空穴传输层(poly-TPD，厚度30nm)，结合在空穴传输层上的量子点发光层(20nm)，结合在量子点发光层上的电子传输层(4H-SiC，厚度130nm)，结合在电子传输层上的金属缓冲层(W，厚度30nm)，以及设置在金属缓冲层上的阴极(银，厚度70nm)。
所述QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
采用4H-SiC靶材射频溅射4H-SiC薄膜，溅射工艺为：功率60W，溅射气压为0.6Pa，氩气流量为50sccm，溅射时间为10min，厚度约为100nm；
采用直流溅射的方法制备金属W，溅射工艺为：溅射气压为0.4Pa.溅射电流40mA，氩气流量为30sccm，溅射时间为9min,厚度约为30nm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种QLED器件，其特征在于，包括阳极，结合在所述阳极上的量子点发光层，结合在所述量子点发光层上的电子传输层，结合在所述电子传输层上的金属缓冲层，以及设置在所述金属缓冲层上的阴极，其中，所述电子传输层的材料为n型4H-SiC。
2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述金属缓冲层的材料选自W、Cr、Ni、Ti、W、TiN、TiW、NiCr中的至少一种。
3.如权利要求2所述的QLED器件，其特征在于，所述金属缓冲层的厚度为10-30nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的QLED器件，其特征在于，所述电子传输层的厚度为30-150nm。
5.如权利要求1-3任一项所述的QLED器件，其特征在于，在所述阳极和所述量子点发光层之间设置的空穴注入层、空穴传输层中的至少一层。
6.一种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以下步骤：
提供阳极基板，在所述阳极基板上制备量子点发光层；
在所述量子点发光层上制备4H-SiC材料的电子传输层；
在所述电子传输层上制备金属缓冲层；
在所述金属缓冲层上制备阴极；
或
所述QLED器件的制备方法包括以下步骤：
提供阴极基板，在所述阴极基板上制备金属缓冲层；
在所述金属缓冲层上制备4H-SiC材料的电子传输层；
在所述电子传输层上制备量子点发光层；
在所述量子点发光层上制备阳极。
7.如权利要求6所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述电子传输层采用磁控溅射法或PECVD制备获得。
8.如权利要求7所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，采用采用磁控溅射法制备所述电子传输层时，采用n型六方纤锌矿结构的4H-SiC单晶作为靶材。
9.如权利要求6-8任一项所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述金属缓冲层采用磁控溅射法制备获得。
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