CN109962168A - 一种薄膜与qled器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种薄膜与QLED器件，所述薄膜包括高分子材料和分散在所述高分子材料中的量子点，其中所述高分子材料包括至少一种主体高分子材料，所述主体高分子材料的重均分子量高于10万。与现有纯量子点的薄膜相比，本发明薄膜中含有量子点与高分子材料，利用高分子材料有效隔离量子点并增大量子点之间的相互距离，从而减少量子点之间的相互作用并最大程度抑制量子点之间的无辐射能量转移和浓度淬灭，达到薄膜中量子点发光量子产率的提升。利用这种具有高发光量子产率的薄膜到QLED器件中，就能实现高效率的QLED器件。

Description

一种薄膜与QLED器件
技术领域
本发明涉及量子点技术领域，尤其涉及一种薄膜及其制备方法与QLED器件。
背景技术
量子点是一种在三个维度尺寸上均被限制在纳米数量级的特殊材料，这种显著的量子限域效应使得量子点具有了诸多独特的纳米性质：发射波长连续可调、发光波长窄、吸收光谱宽、发光强度高、荧光寿命长以及生物相容性好等。这些特点使得量子点在生物标记、平板显示、固态照明、光伏太阳能等领域均具有广泛的应用前景。
在典型的电致发光显示应用中，量子点通常是单独成膜从而形成一层仅包含量子点材料的发光层，这与有机发光二极管器件（OLED）中，发光材料（称为客体材料）通常是以一定比例的掺杂浓度混合在主体材料中然后成膜的情况是不相同的。在主体-客体混合材料发光层的情形中，空穴和电子首先通过各自传输层材料注入到主体材料的导带和价带能级上并形成激子，此时激子并不倾向于发生复合，而是通过能量传递的方式将激子转移到客体材料中，在客体材料中激子发生复合发射出相应波长的光子。由于在OLED中，客体有机分子本身并不具有能级束缚的功能，因此如果单独成膜形成仅含客体材料的发光层，会发生非常强烈的无辐射能量转移和浓度淬灭，因此主体-客体的混合体系对于OLED来说是一种更有效的获得高发光效率的方式。
但对于量子点发光二极管（QLED）来说，由于量子点自身具有核壳结构，因此一般来说，高质量的量子点自身就会具有非常良好的能级束缚及相应的激子束缚能力，所以直接采用纯的量子点材料作为发光层就能够实现很好的器件发光效率，同时器件结构更简单、激子损失途径减少。
但是有一些量子点由于核壳结构设计的局限性，导致在这类量子点中对于自身的能级和激子束缚能力很有限，这类量子点虽然能够在溶液状态下（即量子点粒子之间距离比较大）展现出较高的发光量子产率，但在固态薄膜中（即量子点粒子之间紧密堆积）会由于强烈的无辐射能量转移和浓度淬灭导致发光效率显著降低。因此基于这类量子点的QLED器件效率就会很低。
因此对于这类自身能级和激子束缚能力有限的量子点，其相应QLED器件的设计和制备方案有待改进。
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薄膜及其制备方法与QLED器件，旨在解决现有一些量子点自身能级和激子束缚能力不足，在固态薄膜中存在无辐射能量转移和浓度淬灭，导致在QLED器件中发光效率低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种薄膜，其中，所述薄膜包括高分子材料和分散在所述高分子材料中的量子点，其中所述高分子材料由一种阻隔高分子材料和一种电荷传输调节高分子材料组成，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，所述电荷传输调节高分子材料的重均分子量低于10万，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数低于10%；
所述阻隔高分子材料为TFB；
所述电荷传输调节高分子材料为PMMA。
所述的薄膜，其中，所述量子点为油溶性量子点，所述油溶性量子点的表面配体为硫醇或羧酸。
所述的薄膜，其中，所述量子点选自II-VI族量子点。
所述的薄膜，其中，所述量子点选自含Te的II-VI族量子点。
所述的薄膜，其中，所述量子点选自含Cd和Te的II-VI族量子点。
所述的薄膜，其中，所述量子点选自CdTe、CdTeS及以CdTe或CdTeS为核的核壳量子点中的一种。
所述的薄膜，其中，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
所述的薄膜，其中，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
一种QLED器件，所述QLED器件包括量子点发光层，所述量子点发光层为本发明所述薄膜。所述薄膜的厚度为10-80nm。
有益效果：与现有纯量子点的薄膜相比，本发明薄膜中含有量子点与高分子材料，利用高分子材料有效隔离量子点并增大量子点之间的相互距离，从而减少量子点之间的相互作用并最大程度抑制量子点之间的无辐射能量转移和浓度淬灭，达到薄膜中量子点发光量子产率的提升。阻隔高分子材料的分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，因而在量子点薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。利用这种具有高发光量子产率的薄膜到QLED器件中，就能实现高效率的QLED器件。
附图说明
图1为本发明中PVK的结构式。
图2为本发明中TFB的结构式。
图3为本发明中poly-TPD的结构式。
图4为本发明中MEH-PPV的结构式。
图5为本发明中PVK的衍生物的结构式。
图6为本发明中PVK的另一衍生物的结构式。
图7为本发明中PVK的又一衍生物的结构式。
图8为本发明实施例14中量子点发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种薄膜及其制备方法与QLED器件，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
现有某些量子点自身的核壳结构对于能级和激子束缚能力很有限，其虽然能够在溶液状态下（此时量子点粒子之间距离大）展现出较高的发光量子产率，但在固态薄膜中（此时量子点粒子之间紧密堆积）会由于强烈的无辐射能量转移和浓度淬灭导致发光效率显著降低。这是因为当量子点的核壳结构在能级上不能很好对电子云或者激子进行束缚时，电子云或者激子就会更容易扩散到量子点表面，此时如果量子点之间的距离很近相互作用很强（例如固态薄膜中的情形），那么量子点中扩散到表面的电子云或者激子就会发生强烈的相互作用，从而发生强烈的无辐射能量转移和浓度淬灭，使得在固态薄膜中的量子点发光量子产率显著降低。因而使得使用这种固态薄膜的QLED器件效率也会显著降低。
所以对于这种自身核壳结构不能提供足够的对于能级和激子束缚的量子点来说，现有技术中使用纯量子点材料作为QLED器件中量子点发光层薄膜的方案不能获得很好的效果。
对于这种自身核壳结构不能提供足够的对于能级和激子束缚的量子点，为了能够增大量子点之间距离从而减少量子点之间的相互作用，以便最大程度抑制量子点之间的无辐射能量转移和浓度淬灭，需要将量子点与高分子材料混合制备薄膜，利用高分子材料有效隔离量子点并增大量子点之间的相互距离，从而减少量子点之间的相互作用并最大程度抑制量子点之间的无辐射能量转移和浓度淬灭，达到量子点薄膜发光量子产率的提升。利用这种具有高发光量子产率的量子点薄膜到QLED器件中，就能实现高效率的QLED器件。因此，本发明主要改进见下文：
本发明提供一种薄膜，其中，所述薄膜包括高分子材料和分散在所述高分子材料中的量子点，其中所述高分子材料包括至少一种阻隔高分子材料，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万。
与现有采用纯量子点制备的薄膜相比，本发明薄膜中含有量子点与高分子材料，利用高分子材料有效隔离量子点并增大量子点之间的相互距离，从而减少量子点之间的相互作用并最大程度抑制量子点之间的无辐射能量转移和浓度淬灭，达到薄膜中量子点发光量子产率的提升。阻隔高分子材料的分子量若过小，无法起到足够的隔离效果，因此要求能够实现有效隔离量子点的阻隔高分子材料的重均分子量在10万以上；阻隔高分子材料的分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，因而在量子点薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。利用这种具有高发光量子产率的薄膜到QLED器件中，就能实现高效率的QLED器件。
本发明薄膜含有量子点与一种或一种以上阻隔高分子材料，阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，这是因为所述阻隔高分子材料的重均分子量若过小，无法起到有效的隔离效果。所述阻隔高分子材料的重均分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，在薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。
优选的，所述量子点为油溶性量子点或水溶性量子点。
进一步优选的，所述量子点为油溶性量子点，所述油溶性量子点的表面配体为硫醇或羧酸。
更进一步优选的，所述量子点选自II-VI族量子点、III-V族量子点和IV-VI族量子点中的一种或多种。具体的，所述量子点选自II-VI族、III-V族、IV-VI族的单一量子点及II-VI族、III-V族、IV-VI族的核壳型量子点或混合型量子点中的一种或多种。作为举例，II-VI族单一量子点选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe和CdZnSeSTe等中的一种；III-V族单一量子点选自InP、GaP、GaAs、InAs、InAsP、GaAsP、InGaP、InGaAs和InGaAsP等中的一种；IV-VI族单一量子点选自PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe和PbSTe等中的一种；所述核壳型量子点选自CdZnSe/ZnS、CdZnSeS/ZnS、CdTe/ZnS、CdZnSe/ZnS、 CdZnSeS/ZnS、CdTe/ZnS、CdTe/CdSe、CdTe/ZnTe、CdSe/CdS和CdSe/ZnS等中的一种；所述混合型量子点选自CdTe/CdS/ZnS等。
再进一步优选的，所述量子点选自II-VI族量子点。
又再进一步优选的，所述量子点选自含Te的II-VI族量子点。含Te的II-VI族量子点相比于含Se的II-VI族量子点具有更窄的能带隙，因此在制备可见光波段（绿色或红色）的发光量子点时，不能生长较厚的壳层，以避免发光波长过分红移，因此所述的量子点之间的距离会非常接近，在固态膜中的相互作用强的现象会在含Te的II-VI族量子点中更为突出，在固态薄膜中强烈的无辐射能量转移和浓度淬灭会导致含Te的II-VI族量子点发光效率显著降低。因此对于含Te的II-VI族量子点的QLED器件来说，对量子点发光层薄膜中量子点间发光效率淬灭的有效避免变得尤其重要。最优选的，所述量子点选自含Cd和Te的II-VI族量子点。作为举例，所述量子点选自CdTe、CdTeS及以CdTe或CdTeS为核的核壳量子点中的一种。由于CdTe、CdTeS等含Cd、Te的量子点相对其他含Te的II-VI族量子点的导带能级更深，对于电子的束缚效果更好，因此同样的避免发光效率淬灭的办法会对CdTe、CdTeS等产生更佳的效果。
优选的，所述阻隔高分子材料的载流子迁移率在10-8 cm2V-1s-1以上。由于含有阻隔高分子材料和量子点的薄膜在QLED器件应用中作为发光层，需考虑到电荷注入到薄膜后在阻隔高分子材料中的电荷传输，所以阻隔高分子材料的载流子迁移率需满足一定的要求（在10-8 cm2V-1s-1以上）。
进一步优选的，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于20万。阻隔高分子材料的重均分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好。选择重均分子量高于20万的阻隔高分子材料，可以进一步提高对量子点相互之间的隔离效果，从而进一步提升薄膜中量子点发光量子产率。
更进一步优选的，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于30万。
再进一步优选的，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于50万。
在一种优选的实施方式中，所述阻隔高分子材料选自重均分子量高于50万的PVK（聚(9-乙烯基咔唑)）及其衍生物、重均分子量高于50万的TFB及其衍生物、重均分子量高于50万的poly-TPD及其衍生物、重均分子量高于50万的MEH-PPV（聚（2-甲氧基-5-（2'-乙基己氧基）-1,4-对苯乙炔））及其衍生物的一种。其中，所述PVK的结构式见图1，所述TFB的结构式见图2，所述poly-TPD的结构式见图3，所述MEH-PPV的结构式见图4。作为举例，所述TFB的衍生物可以选自图5-图7中任一种结构分子。本发明选择上述阻隔高分子材料，可以最大化提高对量子点相互之间的隔离效果，从而最大化提升薄膜中量子点发光量子产率。
优选的，所述薄膜由量子点和一种阻隔高分子材料组成，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。换句话说，本实施例中所述薄膜中仅含一种特定的高分子材料，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，所述阻隔高分子材料的重均分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，在薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。
进一步优选的，所述阻隔高分子材料的重均分子量在10万-30万之间，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-30%。
进一步优选的，所述阻隔高分子材料的重均分子量在30万-50万之间，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-66%。
进一步优选的，所述阻隔高分子材料的重均分子量在50万-150万之间，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。
阻隔高分子材料的分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，因而在量子点薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。
更进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
再进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
更进一步优选的，所述阻隔高分子材料的载流子迁移率在10-6 cm2V-1s-1以上，以进一步增强电荷在薄膜中的传输。
优选的，所述薄膜由量子点和高分子材料组成，所述高分子材料由两种阻隔高分子材料组成。换句话说，本发明高分子材料只包括两种阻隔高分子材料，所述两种阻隔高分子材料的重均分子量均高于10万，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。所述两种阻隔高分子材料的重均分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，在薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。
所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。
更进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
再进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
更进一步优选的，所述两种阻隔高分子材料的载流子迁移率均在10-6 cm2V-1s-1以上，以进一步增强电荷在薄膜中的传输。
优选的，所述高分子材料还包括至少一种电荷传输调节高分子材料，所述电荷传输调节高分子材料的重均分子量低于10万，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数低于10%。换句话说，本发明高分子材料包括至少一种阻隔高分子材料和至少一种电荷传输调节高分子材料，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，所述电荷传输调节高分子材料的重均分子量低于10万，所述阻隔高分子材料的重均分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，在薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。所述电荷传输调节高分子材料的加入能够调节薄膜应用在QLED器件中的电荷传输性能，并能够保证薄膜本身的发光量子产率不受影响。
当阻隔高分子材料的载流子迁移率过高时（在10-6 cm2V-1s-1以上），需要在薄膜中加入电荷传输调节高分子材料，这种情形下的电荷传输调节高分子材料需为非导电高分子，以便有效控制和调节电荷在薄膜中的传输。
进一步优选的，所述高分子材料由一种阻隔高分子材料和一种电荷传输调节高分子材料组成。换句话说，本发明高分子材料仅为一种阻隔高分子材料和一种电荷传输调节高分子材料，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，所述电荷传输调节高分子材料的重均分子量低于10万，所述阻隔高分子材料的重均分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，在薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。
所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。
更进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
再进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
在一种优选的实施方式中，所述阻隔高分子材料的载流子迁移率在10-6 cm2V-1s-1以下，所述电荷传输调节高分子材料选自导电高分子，从而增强电荷在薄膜中的传输，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数为0.5-5%。作为举例，所述导电高分子选自聚乙炔、聚苯硫醚、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩等中的一种。
在一种优选的实施方式中，所述阻隔高分子材料的载流子迁移率在10-6 cm2V-1s-1以上，所述电荷传输调节高分子材料选自非导电高分子，以便有效控制和调节电荷在薄膜中的传输，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数为5-10%。作为举例，所述非导电高分子选自酚醛树脂、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚碳酸酯等中的一种。
优选的，所述薄膜由量子点和高分子材料组成，所述高分子材料由两种阻隔高分子材料和一种电荷传输调节高分子材料组成。
所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。
更进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
再进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
在一种优选的实施方式中，所述两种阻隔高分子材料的载流子迁移率均在10-6cm2V-1s-1以下，所述电荷传输调节高分子材料选自导电高分子，从而增强电荷在薄膜中的传输，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数为0.5-5%。作为举例，所述导电高分子选自聚乙炔、聚苯硫醚、聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩中的一种。
在一种优选的实施方式中，所述两种阻隔高分子材料的载流子迁移率均在10-6cm2V-1s-1以上，所述电荷传输调节高分子材料选自非导电高分子，以便有效控制和调节电荷在薄膜中的传输，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数为5-10%。作为举例，所述非导电高分子选自酚醛树脂、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯和聚碳酸酯中的一种。
优选的，所述薄膜包括高分子材料和分散在所述高分子材料中的量子点，其中所述高分子材料由一种阻隔高分子材料和一种电荷传输调节高分子材料组成，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，所述电荷传输调节高分子材料的重均分子量低于10万，所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数低于10%；所述阻隔高分子材料为TFB；所述电荷传输调节高分子材料为PMMA。与采用只含阻隔高分子材料TFB的薄膜作为量子点发光层的QLED器件相比，采用含有TFB和PMMA的薄膜作为量子点发光层的QLED器件，其QLED器件的发光效率更高。这是因为PMMA较低的电荷迁移率可以用于调节量子点发光层中的电荷传输以及相应的电荷平衡，因而可以进一步提升量子点QLED器件的发光效率，并能够保证薄膜本身的发光量子产率不受影响。
进一步优选的，所述量子点为油溶性量子点，所述油溶性量子点的表面配体为硫醇或羧酸。
更进一步优选的，所述量子点选自II-VI族量子点。具体的，所述量子点选自II-VI族的单一量子点及II-VI族的核壳型量子点中的一种。
再进一步优选的，所述量子点选自含Te的II-VI族量子点。含Te的II-VI族量子点相比于含Se的II-VI族量子点具有更窄的能带隙，因此在制备可见光波段（绿色或红色）的发光量子点时，不能生长较厚的壳层，以避免发光波长过分红移，因此所述的量子点之间的距离会非常接近，在固态膜中的相互作用强的现象会在含Te的II-VI族量子点中更为突出，在固态薄膜中强烈的无辐射能量转移和浓度淬灭会导致含Te的II-VI族量子点发光效率显著降低。因此对于含Te的II-VI族量子点的QLED器件来说，对量子点发光层薄膜中量子点间发光效率淬灭的有效避免变得尤其重要。更优选的，所述量子点选自含Cd和Te的II-VI族量子点。作为举例，所述量子点选自CdTe、CdTeS及以CdTe或CdTeS为核的核壳量子点中的一种。最优选的，所述量子点为CdTeS/CdS核壳量子点，同样的避免发光效率淬灭的办法对CdTeS/CdS核壳量子点产生最佳的效果。
所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-90%。
更进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
再进一步优选的，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
本发明还提供一种薄膜的制备方法，其中，包括步骤：
将量子点和高分子材料混合在分散介质中；
将混合后的溶液制成薄膜，得到所述薄膜；
其中所述高分子材料包括至少一种阻隔高分子材料，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万。
优选的，所述分散介质选自有机溶剂。进一步优选的，所述有机溶剂选自非极性有机溶剂，作为举例，所述非极性有机溶剂可以选自氯仿、甲苯、氯苯、正己烷、正辛烷、十氢萘、十三烷、正辛基苯、三辛基膦（TOP）、三丁基膦（TBP）、十八烯（ODE）、油酸（OA）、十八烷基胺（ODA）、三辛胺（TOA）和油胺（OAm）等中的一种。
优选的，采用溶液法将混合后的溶液制成薄膜，得到所述薄膜。作为举例，所述溶液法选自旋涂法、印刷法、刮涂法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法和条状涂布法等中的一种。
本发明还提供一种QLED器件，所述QLED器件包括量子点发光层，其中， 所述量子点发光层为本发明所述薄膜。本发明将具有高发光量子产率的薄膜应用到QLED器件中，能够实现高效率的QLED器件。
优选的，所述薄膜的厚度为10-80nm。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例不同量子点重量百分比的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTe/CdZnS核壳量子点充分溶于10 mL氯苯中，形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为631 nm，半峰宽为30 nm，发光量子产率为56%；
2）、分别称取40 mg、30 mg、20 mg、10 mg、8 mg、4 mg、2 mg、1 mg、0.5 mg、0.3 mg、0.1mg的PVK (重均分子量为：~110万)各自充分溶于0.5 mL的氯苯中；
3）、在上述PVK氯苯溶液中分别加入在步骤1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成PVK/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1、2/1、1/1、0.5/1、0.3/1、0.1/1 mg/mL的氯苯溶液；
4）、在惰性气氛中将上述氯苯溶液通过旋涂的方法成膜，并在120℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
实施例2
阻隔高分子材料的加入对于薄膜发光量子产率的提升效果
实施例1中各薄膜的发光量子产率如下表1所示，相比于由纯量子点材料所形成的薄膜（最后一行），在薄膜中加入不同比例的阻隔高分子材料（此例中为PVK）可以显著改善薄膜的发光量子产率，从纯薄膜的3%大幅增加到53%，基本接近量子点在溶液中的发光量子产率，说明PVK高分子在薄膜中对于量子点的隔离效果良好。此例中PVK具有很大的重均分子量（110万），可以看到，QD的重量百分比在2-90%的大范围内均有发光效率的改善作用。
表1、薄膜的发光量子产率
实施例3
本实施例不同量子点重量百分比的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTe/CdZnS核壳量子点充分溶于10 mL氯苯中，形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为631 nm，半峰宽为30 nm，发光量子产率为56%；
2）、分别称取40 mg、30 mg、20 mg、10 mg、8 mg、4 mg、2 mg、1 mg、0.5 mg、0.3 mg、0.1mg的PVK (重均分子量为：~50万)各自充分溶于0.5 mL的氯苯中；
3）、在上述PVK氯苯溶液中分别加入在步骤1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成PVK/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1、2/1、1/1、0.5/1、0.3/1、0.1/1 mg/mL的氯苯溶液；
4）、在惰性气氛中将上述氯苯溶液通过旋涂的方法成膜，并在120℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
实施例4
阻隔高分子材料的加入对于薄膜发光量子产率的提升效果
实施例3中各薄膜的发光量子产率如下表2所示，相比于由纯量子点材料所形成的薄膜（最后一行），在薄膜中加入不同比例的阻隔高分子材料（此例中为PVK）可以显著改善薄膜的发光量子产率，从纯薄膜的3%大幅增加到52%，基本接近量子点在溶液中的发光量子产率，说明PVK高分子在薄膜中对于量子点的隔离效果良好。此例中PVK具有较大的重均分子量（50万），可以看到，QD的重量百分比在2-66%的大范围内均有发光效率的改善作用。
表2、薄膜的发光量子产率
实施例5
本实施例不同量子点重量百分比的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTe/CdS核壳量子点充分溶于10 mL甲苯中，形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为628 nm，半峰宽为32 nm，发光量子产率为54%；
2）、分别称取40 mg、30 mg、20 mg、10 mg、8 mg、4 mg、2 mg、1 mg、0.5 mg、0.3 mg、0.1mg的TFB (重均分子量为：~20万)各自充分溶于0.5 mL的甲苯中；
3）、在上述TFB甲苯溶液中分别加入在步骤（1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成TFB/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1、2/1、1/1、0.5/1、0.3/1、0.1/1 mg/mL的甲苯溶液；
4）、在惰性气氛中将上述甲苯溶液通过旋涂的方法成膜，并在110℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
实施例6
阻隔高分子材料的加入对于薄膜发光量子产率的提升效果
实施例5中各薄膜的发光量子产率如下表3所示，相比于由纯量子点材料所形成的薄膜（最后一行），在薄膜中加入不同比例的阻隔高分子材料（此例中为TFB）可以显著改善薄膜的发光量子产率，从纯量子点薄膜的3%大幅增加到48%，基本接近量子点在溶液中的发光量子产率，说明TFB高分子在薄膜中对于量子点的隔离效果良好。此例中TFB具有的重均分子量为20万，可以看到，QD的重量百分比在2-30%的范围内均有发光效率的改善作用。相比于实施例2和实施例4，可以看到，当阻隔高分子的重均分子量增大时，能够起到改善效率作用的QD重量百分比范围更大。
表3、薄膜的发光量子产率
实施例7
本实施例不同量子点重量百分比的薄膜的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTe/CdS核壳量子点充分溶于10 mL甲苯中，形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为628 nm，半峰宽为32 nm，发光量子产率为54%；
2）、分别称取40 mg、30 mg、20 mg、10 mg、8 mg、4 mg、2 mg、1 mg、0.5 mg、0.3 mg、0.1mg的TFB (重均分子量为：5万)各自充分溶于0.5 mL的甲苯中；
3）、在上述TFB甲苯溶液中分别加入在步骤（1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成TFB/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1、2/1、1/1、0.5/1、0.3/1、0.1/1 mg/mL的甲苯溶液；
4）、在惰性气氛中将上述甲苯溶液通过旋涂的方法成膜，并在110℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
实施例8
过小分子量的阻隔高分子材料的加入对于薄膜发光量子产率的提升效果对比
实施例7中各薄膜的发光量子产率如下表4所示，相比于由纯量子点材料所形成的薄膜（最后一行），在薄膜中加入不同比例的分子量仅为5万的阻隔高分子材料（此例中为TFB）时薄膜的发光量子产率几乎没有改善，说明低分子量的TFB高分子在薄膜中对于量子点的隔离效果不佳。
表4、薄膜的发光量子产率
实施例9
本实施例薄膜（由量子点、一种阻隔高分子材料TFB和一种电荷传输调节高分子材料PMMA组成）的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTeS/CdS核壳量子点充分溶于10 mL甲苯中，形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为605 nm，半峰宽为29 nm，发光量子产率为56%；
2）、分别称取40/3 mg、30/2 mg、20/2 mg、10/1 mg、8/0.5 mg、4/0.2 mg的TFB (重均分子量为：~20万) /PMMA各自充分溶于0.5 mL的甲苯中；
3）、在上述TFB/PMMA甲苯溶液中分别加入在步骤1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成TFB/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1 mg/mL的甲苯溶液，此时电荷传输调节高分子材料PMMA在高分子材料中的重量百分比在5-10%范围内；
4）、在惰性气氛中将上述甲苯溶液通过旋涂的方法成膜并在110 ℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜；
5）由于电荷传输调节高分子材料的加入主要是改善薄膜应用在QLED器件中的电荷传输，对薄膜本身的发光量子产率影响不大，因此其对于薄膜发光量子产率的提升效果与实施例6类似。
实施例10
本实施例薄膜（由量子点、一种阻隔高分子材料PVK和一种电荷传输调节高分子材料聚噻吩组成）的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTe/CdZnS核壳量子点充分溶于10 mL氯苯中，形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为631 nm，半峰宽为30 nm，发光量子产率为56%；
2）、分别称取40/1.5 mg、30/1.0 mg、20/1.0 mg、10/0.5 mg、8/0.3 mg、4/0.2 mg、2/0.1 mg、1/0.03 mg、0.5/0.01 mg的PVK (重均分子量为：~110万) /聚噻吩各自充分溶于0.5 mL的氯苯中；
3）、在上述PVK/聚噻吩氯苯溶液中分别加入在步骤1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成PVK/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1 mg/mL的氯苯溶液，此时电荷传输调节高分子材料聚噻吩在高分子材料中的重量百分比在5%以下；
4）、在惰性气氛中将上述氯苯溶液通过旋涂的方法成膜并在120 ℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
由于电荷传输调节高分子材料的加入主要是改善薄膜应用在QLED器件中的电荷传输，对薄膜本身的发光量子产率影响不大，因此其对于量子点薄膜发光量子产率的提升效果与实施例2类似。
实施例11
本实施例薄膜（由量子点、阻隔高分子材料PVK和阻隔高分子材料TFB组成）的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTe/CdZnS核壳量子点充分溶于10 mL氯苯中形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为631 nm，半峰宽为30 nm，发光量子产率为56%；
2）、分别称取20/20 mg、15/15 mg、10/10 mg、5/5 mg、4/4 mg、2/2 mg、1/1 mg、0.5/0.5mg、0.3/0.2 mg、0.2/0.1 mg的PVK (重均分子量为：~110万) /TFB (重均分子量为：~20万)各自充分溶于0.5 mL的氯苯中；
3）、在上述PVK/TFB氯苯溶液中分别加入在步骤（1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成PVK/TFB/QD重量浓度为20/20/1、15/15/1、10/10/1、5/5/1、4/4/1、2/2/1、1/1/1、0.5/0.5/1、0.3/0.2/1、0.2/0.1/1 mg/mL的氯苯溶液；
4）、在惰性气氛中将上述氯苯溶液通过旋涂的方法成膜并在120 ℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
实施例12
阻隔高分子材料的加入对于薄膜发光量子产率的提升效果
实施例11中各薄膜的发光量子产率如下表5所示，相比于由纯量子点材料所形成的薄膜（最后一行），在薄膜中加入不同比例的阻隔高分子材料（此例中为PVK+TFB）可以显著改善薄膜的发光量子产率，从纯量子点薄膜的3%大幅增加到50%，基本接近量子点在溶液中的发光量子产率，说明PVK+TFB阻隔高分子材料在薄膜中对于量子点的隔离效果良好。此例中PVK和TFB分别具有重均分子量~110万和~20万，可以看到，QD的重量百分比在2-70%的大范围内均有发光效率的改善作用。
表5、薄膜的发光量子产率
实施例13
本实施例薄膜（由量子点、阻隔高分子材料TFB、阻隔高分子材料poly-TPD和一种电荷传输调节高分子材料PMMA组成）的制备方法，包括以下步骤：
1）、称取20 mg的CdTeS/CdS核壳量子点充分溶于10 mL甲苯中形成浓度为2 mg/mL的量子点溶液，此量子点溶液的发光峰为605 nm，半峰宽为29 nm，发光量子产率为56%；
2）、分别称取30/10/3 mg、20/10/2 mg、15/5/2 mg、6/4/1 mg、5/3/0.5 mg、3/1/0.2 mg的TFB (重均分子量为：~20万) / poly-TPD (重均分子量为：~12万) /PMMA各自充分溶于0.5 mL的甲苯中；
3）、在上述TFB/poly-TPD/PMMA甲苯溶液中分别加入在步骤1）中所配制的量子点溶液0.5 mL并充分混合，从而依次形成TFB+poly-TPD/QD重量浓度为40/1、30/1、20/1、10/1、8/1、4/1 mg/mL的甲苯溶液，此时电荷传输调节高分子材料PMMA在高分子材料中的重量百分比在5-10%范围内；
4）、在惰性气氛中将上述甲苯溶液通过旋涂的方法成膜并在110 ℃下退火15分钟，即可制备得到具有不同量子点重量百分比的薄膜。
由于电荷传输调节高分子材料的加入主要是改善薄膜应用在QLED器件中的电荷传输，对薄膜本身的发光量子产率影响不大，因此其对于薄膜发光量子产率的提升效果与实施例4类似。
实施例14
本实施例量子点发光二极管，如图8所示，自下而上依次包括：ITO衬底11、底电极12、PEDOT：PSS空穴注入层13、poly-TPD空穴传输层14、量子点发光层15、ZnO电子传输层16及Al顶电极17。
其中，量子点发光层15的制备方法为：配制CdTe/CdZnS量子点（溶液的发光峰为631 nm，半峰宽为30 nm，发光量子产率为56%）重量浓度为1 mg/mL、PVK重量浓度为20 mg/mL的甲苯溶液，以3000 rpm的转速旋涂成膜60秒，在惰性气氛中110 ℃下退火15分钟。
实施例15
上述薄膜对于量子点发光二极管器件的效率提升
实施例14中采用含阻隔高分子材料PVK的薄膜作为量子点发光层的QLED器件，其外量子效率结果为3.1%，电致发光峰波长为633 nm。
作为对比，采用纯量子点材料作为量子点发光层的QLED器件，其外量子点效率结果为0.5%，电致发光峰波长为642 nm。
可以看到，采用含有PVK的量子点薄膜作为量子点发光层的QLED器件效率相比于没有添加PVK的纯量子点作为发光层的器件要显著提高；同时发光峰波长相对于溶液中波长的红移程度也大大减少，进一步说明PVK对于量子点间的相互作用起到了有效的减弱效果。
实施例16
电荷传输调节高分子对于量子点发光二极管器件的效率提升1
采用实施例14中类似的器件结构和制备，其中，量子点发光层的制备方法为：配制CdTe/CdZnS量子点（溶液的发光峰为631 nm，半峰宽为30 nm，发光量子产率为56%）重量浓度为1 mg/mL、PVK重量浓度为20 mg/mL、聚噻吩重量浓度为0.8 mg/mL的氯苯溶液，以3000rpm的转速旋涂成膜60秒，在惰性气氛中110 ℃下退火15分钟。
采用含有PVK和聚噻吩的薄膜作为量子点发光层的QLED器件，其外量子效率结果为5.1%，电致发光峰波长为633 nm。
而实施例14中采用只含阻隔高分子材料PVK的薄膜作为量子点发光层的QLED器件，其外量子效率结果为3.1%，电致发光峰波长为633 nm。。
可以看到，虽然在含有PVK的量子点薄膜中加入适量的聚噻吩对于量子点膜的量子产率没有影响（实施例10），但聚噻吩较高的电荷迁移率可以用以调节量子点发光层中的电荷传输以及相应的电荷平衡，因而可以进一步提升量子点QLED器件的发光效率。
实施例17
电荷传输调节高分子对于量子点发光二极管器件的效率提升2
采用实施例14中类似的器件结构和制备，其中，量子点发光层的制备方法为：配制CdTe/CdZnS量子点（溶液的发光峰为628 nm，半峰宽为32 nm，发光量子产率为54%）重量浓度为1 mg/mL、TFB重量浓度为30 mg/mL、PMMA重量浓度为2.5 mg/mL的氯苯溶液，以3000rpm的转速旋涂成膜60秒，在惰性气氛中110 ℃下退火15分钟。同时，配制不含PMMA的量子点溶液作为对比并采用相同方法成膜。
采用含有TFB和PMMA的薄膜作为量子点发光层的QLED器件，其外量子效率结果为4.3%，电致发光峰波长为631 nm。
而采用只含阻隔高分子材料TFB的薄膜作为量子点发光层的QLED器件，其外量子效率结果为2.7%，电致发光峰波长为634 nm。。
可以看到，虽然在含有TFB的量子点薄膜中加入适量的PMMA对于量子点膜的量子产率没有影响（实施例9），但PMMA较低的电荷迁移率可以用以调节量子点发光层中的电荷传输以及相应的电荷平衡，因而可以进一步提升量子点QLED器件的发光效率。
采用阻隔高分子材料对量子点之间的相互作用进行有效抑制后，提升了薄膜的发光效率，因此也提升相应QLED器件的发光效率；同时更小的电致发光峰红移也进一步说明了阻隔高分子材料对于量子点间相互作用的有效抑制。
综上所述，本发明提供的一种薄膜及其制备方法与QLED器件，与现有纯量子点的薄膜相比，本发明薄膜中含有量子点与高分子材料，利用高分子材料有效隔离量子点并增大量子点之间的相互距离，从而减少量子点之间的相互作用并最大程度抑制量子点之间的无辐射能量转移和浓度淬灭，达到薄膜中量子点发光量子产率的提升。阻隔高分子材料的分子量若过小，无法起到足够的隔离效果，因此要求能够实现有效隔离量子点的阻隔高分子材料的重均分子量在10万以上；阻隔高分子材料的分子量越高，对于量子点相互之间的隔离效果就越好，因而在量子点薄膜中所能容纳的量子点的重量含量就越高。利用这种具有高发光量子产率的薄膜到QLED器件中，能够实现高效率的QLED器件。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜包括高分子材料和分散在所述高分子材料中的量子点，其中所述高分子材料由一种阻隔高分子材料和一种电荷传输调节高分子材料组成；
所述阻隔高分子材料为TFB；
所述电荷传输调节高分子材料为PMMA。
2.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述阻隔高分子材料的重均分子量高于10万，所述电荷传输调节高分子材料的重均分子量低于10万；
和/或所述电荷传输调节高分子材料占高分子材料的质量分数低于10%。
3.根据权利要求2所述的薄膜，其特征在于，所述量子点选自II-VI族量子点。
4.根据权利要求3所述的薄膜，其特征在于，所述量子点选自含Te的II-VI族量子点。
5.根据权利要求4所述的薄膜，其特征在于，所述量子点选自含Cd和Te的II-VI族量子点。
6.根据权利要求5所述的薄膜，其特征在于，所述量子点选自CdTe、CdTeS及以CdTe或CdTeS为核的核壳量子点中的一种。
7.根据权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述量子点占薄膜的质量分数为0.5-20%。
8.根据权利要求7所述的薄膜，其特征在于，所述量子点占薄膜的质量分数为2-10%。
9.一种QLED器件，所述QLED器件包括量子点发光层，其特征在于， 所述量子点发光层为权利要求1-8任一项所述薄膜。
10.根据权利要求9所述的QLED器件，其特征在于，所述薄膜的厚度为10-80nm。
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