CN110224071B - 发光器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光器件及其制备方法、显示装置。发光器件包括层叠设置的阴极层、量子点发光层、空穴注入层和阳极层，所述空穴注入层包括复合金属氧化物膜，所述复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物。上述的发光器件，由于复合金属氧化物膜包括至少两种金属氧化物，如此可降低单一空穴注入材料受沉积条件和自身材料性能的影响。此外，多种金属氧化物之间的相互作用所带来的协同效应，可进一步调节界面性能，进而提高器件性能。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及发光器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
量子点发光二极管(QLED)因其具有色域高、色纯高、使用寿命长以及可通过印刷工艺制备等优点，在显示方面具备巨大的潜力，成为下一代显示技术的有利竞争者。
在QLED器件结构中，人们尝试用无机化合物作为空穴注入层，例如采用氧化钼、氧化钒和氧化钨等过渡金属氧化物。在顶发射QLED器件结构中，与透明阳极电极接触的空穴注入层通常采用氧化钼单一材料。然而器件的性能对单一材料的性能的依赖性较大，其界面层性能受其沉积条件和材料的自身性质影响很大。
发明内容
基于此，有必要针对以上的技术问题，提供一种发光器件及显示装置。
一种发光器件，包括层叠设置的阴极层、量子点发光层、空穴注入层和阳极层，所述空穴注入层包括复合金属氧化物膜，所述复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物。
上述的发光器件，由于复合金属氧化物膜包括至少两种金属氧化物，如此可降低单一空穴注入材料受沉积条件和自身材料性能的影响。此外，多种金属氧化物之间的相互作用所带来的协同效应，可进一步调节界面性能，进而提高器件性能。此外，两种金属氧化物的部分氧化使得其兼具半导体性和金属性，所制备的空穴注入层材料的注入能力更佳，大大提高器件性能。
在其中一个实施例中，所述金属氧化物至少包括P型金属氧化物和N型金属氧化物；或
所述复合金属氧化物膜包括能够形成p-n异质结的金属氧化物。
在其中一个实施例中，所述复合金属氧化物膜包括NiOx和MoO3-y，其中，x和y均不大于1。
在其中一个实施例中，所述阳极层的材料包括金、镍中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述发光器件还包括电子传输层、电子注入层和空穴传输层中的至少一层。
本发明还提供一种发光器件的制备方法，包括以下制备步骤：
提供阴极层，
在所述阴极层上沉积量子点发光层，
在所述量子点发光层上沉积空穴注入层，
在所述空穴注入层上沉积阳极层；
所述空穴注入层包括复合金属氧化物膜，所述复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物。
所述沉积空穴注入层的步骤包括：首先沉积复合金属层，再对复合金属层进行至少部分氧化处理，即形成复合金属氧化物膜。
在其中一个实施例中，所述沉积复合金属层的步骤包括：将各金属通过共蒸镀或共溅射方式沉积。
在其中一个实施例中，所述复合金属层至少包括两种过渡金属。
在其中一个实施例中，所述氧化处理的方式包括臭氧等离子体氧化处理、阳极氧化处理和空气退火氧化处理中的至少一种。
上述制备方法，空穴注入层中的复合金属氧化物膜通过先沉积后氧化的方式，沉积的复合金属层的表面可部分被氧化，如此有利于复合金属层形成完整的膜。此外，相比于先氧化后沉积的方式，通过先沉积后氧化的方式，可大大缩短复合金属层中金属之间的距离，金属之间的接触界面更多，如此可增强金属之间的协同效应，进一步调节界面性能和改善器件性能。
本发明还提供一种显示装置，包括以上任一所述的发光器件，或包括由以上任一所述的制备方法制备得到的发光器件。
上述显示装置，由于发光器件中的空穴注入层包括至少两种金属氧化物，如此可降低单一空穴注入材料受沉积条件和自身材料性能的影响。此外，多种金属氧化物之间的相互作用所带来的协同效应，可进一步调节界面性能，进而提高器件性能。此外，两种金属氧化物的部分氧化使得其兼具半导体性和金属性，所制备的空穴注入层材料的注入能力更佳，大大提高器件性能。此外，通过先沉积后氧化的方式，沉积的复合金属层的表面可部分被氧化，如此不仅有利于复合金属层形成完整的膜，而且大大缩短复合金属层中金属之间的距离，金属之间的接触界面更多，如此可增强金属之间的协同效应，进一步调节界面性能和改善器件性能。
附图说明
图1为本发明一实施方式的发光器件的结构示意图；
图2为本发明另一实施方式的发光器件的结构示意图；
图3为本发明的复合金属氧化物膜的制备工艺简图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当件被称为“固定于”另一个件，它可以直接在另一个件上或者也可以存在居中的件。当一个件被认为是“连接”另一个件，它可以是直接连接到另一个件或者可能同时存在居中件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
如图1和2所示，本发明还提供一种发光器件，包括层叠设置的阴极层100、量子点发光层200、空穴注入层300和阳极层400。
在一实施方式中，空穴注入层300包括复合金属氧化物膜，复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物。
上述的发光器件，由于复合金属氧化物膜包括至少两种金属氧化物，如此可降低单一空穴注入材料受沉积条件和自身材料性能的影响。此外，多种金属氧化物之间的相互作用所带来的协同效应，可进一步调节界面性能，进而提高器件性能。此外，两种金属氧化物的部分氧化使得其兼具半导体性和金属性，所制备的空穴注入层材料的注入能力更佳，大大提高器件性能。
在一实施方式中，金属氧化物至少包括P型金属氧化物和N型金属氧化物。在另一实施方式中，复合金属氧化物膜包括能够形成的p-n异质结的金属氧化物。由于异质结界面的存在，还可降低界面势垒，显著提升空穴的界面注入能力，还可进一步避免单一空穴注入层材料对器件性能的影响，进一步减少单一材料界面层性能受其沉积条件和材料的自身性质的影响，还可减少器件性能对单一材料的性能的依赖性，优化器件性能。
在一实施方式中，空穴注入层的制备步骤包括：首先沉积复合金属层，再对复合金属层进行至少部分氧化处理，即形成复合金属氧化物膜。
如图3所示，下面将复合金属氧化物膜沉积在基板上为例，详细介绍复合金属氧化物膜的制备步骤。
S100、提供一基板1；
在一实施方式中，基板1可为带功能层的衬底。此时，后续的沉积制备均作用在该功能层上。
进一步的，衬底材料可不受限制，其可为本领域常用材料，例如可为硬性材料或柔性材料。硬性材料可为玻璃。柔性材料可为柔性衬底为铝箔或高分子膜材，其中高分子膜材可为PE膜、PP膜、PI膜、PC膜等膜材。
进一步的，功能层具体可根据器件结构的类型进行相应的调节。当器件为倒置结构时，功能层至少包括层叠沉积的阴极层和发光层。此外，在阴极层和发光层之间还可沉积电子传输层和/或电子注入层。该发光层优选为量子点发光层。当器件为倒置结构时，功能层至少包括阳极层。
在本实施方式中，基板1为带阴极层100和量子点发光层200的衬底。
S200、在基板1上沉积复合金属层2；
所述沉积复合金属层2的步骤可包括：将各金属通过共蒸镀或共溅射方式沉积。
复合金属层中的金属至少为两种金属。在一实施方式中，复合金属层中的金属包括至少两种过渡金属。其中过渡金属包括但不限于钼、镍、钒、铜、锌、钨。
在本实施方式中，复合金属层包括金属钼和金属镍。复合金属层可通过共溅射的方式来沉积制备。具体的，将金属钼和金属镍分别放置于沉积设备内，通过调节参数以获得不同性能的复合金属层。金属钼和金属镍各自的沉积速度可为2～20埃/秒。在本实施例中，金属钼和金属镍的质量比不受限制，两者沉积质量比可介于0～1之间。可根据器件的性能需求对两者的质量比进行相应的调节。可通过调节金属钼和金属镍各自的沉积速度可调节两者在复合金属层中的含量。复合金属层的厚度可根据沉积速度和沉积时间进行调节。在本实施例中国，复合金属层的厚度为5～25nm。当然，复合金属层的厚度还可根据材料的性质和器件的性能需求选择为其他厚度值。
S300、对复合金属层2进行至少部分氧化处理，形成复合金属氧化物膜3。
所述对复合金属层2进行氧化处理的方式可包括臭氧等离子体氧化处理、阳极氧化处理和空气退火氧化处理中的至少一种。其中氧化处理的条件以复合金属层至少部分氧化为宜。
通过以上氧化处理，复合金属层2的表面至少可部分被氧化，如此有利于复合金属层形成完整的膜。所制备的复合金属氧化物膜3可降低单一空穴注入材料受沉积条件和自身材料性能的影响。
在一实施方式中，复合金属氧化物膜3包括异质结。该异质结可为由P型半导体和N型半导体复合形成的p-n异质结。其中，P型半导体和N型半导体可为金属氧化物，具体地，可为P型金属氧化物和N型金属氧化物。
在一具体实施例中，复合金属氧化物膜3包括由P型金属氧化物和N型金属氧化物，且P型金属氧化物和N型金属氧化物能够形成的p-n异质结。上面提到的复合金属可包括至少两种过渡金属，过渡金属被氧化后所各自形成的金属氧化物，若能满足能级关系，金属氧化物即可形成异质结。
在一实施例中，当复合金属层2中包括金属镍和金属钼时，复合金属氧化物膜3包括NiOx和MoO3-y，其中，x和y均不大于1。在本实施方式中，x和y均小于1，即金属镍和金属钼只是部分氧化。由于复合金属氧化物膜的部分氧化使得其兼具半导体性和金属性，所制备的空穴注入层材料的注入能力更佳。当然，需要说明的是，复合金属层可不限于部分氧化的氧化镍和氧化钼，还可为其他组合的金属氧化材料。
由于异质结界面的存在，还可降低界面势垒，显著提升空穴的界面注入能力，还可进一步避免单一空穴注入层材料对器件性能的影响，进一步减少单一材料界面层性能受其沉积条件和材料的自身性质的影响，还可减少器件性能对单一材料的性能的依赖性，优化器件性能。
不同于层层沉积的方式，复合金属层2可采用共蒸镀或共溅射的方式沉积，如此所沉积的空穴注入层中各金属是相互混合状态，从而所制备的复合金属氧化物膜3中各金属氧化物也是相互混合状态，因此可形成更多的异质结，产生的异质结界面更多，如此更有利于提升空穴注入能力。
上述复合金属氧化物膜的制备方法，通过先沉积后氧化的方式，沉积的复合金属层的表面可部分被氧化，如此有利于复合金属层形成完整的膜。此外，相比于先氧化后沉积的方式，本发明中的通过先沉积后氧化的方式，可大大缩短复合金属层中金属之间的距离，金属之间的接触界面更多，如此可增强金属之间的协同效应，进一步调节界面性能和改善器件性能。
在一实施方式中，阳极层400和阴极层100的材料可根据QLED器件的类型进行相应的调整。具体地，当器件为倒装结构时，其阴极层100为透明电极，此时阳极层400为非透明电极。当器件为正装结构时，其阳极层400为透明电极，此时阴极层100为非透明电极。非透明电极以避免量子点发光层所发射的光线经该电极层而透射出去，而透明电极可使得量子点发光层所发射的光线经该电极层而透射出去。透明电极材料可为本领域常用的透明材料，例如氧化铟锡(ITO)材料、氟掺氧化锡(FTO)材料、石墨烯、碳纳米管膜材等。而非透明电极材料可为本领域常用的非透明材料，例如阳极层400材料可选自铝、银、铜、金等金属材料，而阴极层100材料可包括金属及其氧化物，具体地包括但不限于铝和银。
在一实施方式中，如图1所示的倒置结构。阳极层400可为至少包括金、镍中的至少一种。在本实施例中，阳极层400为共蒸金属Ni/Au，为了获得半透明阳极层，该共蒸金属的膜厚为30～40nm。
在一实施方式中，在倒置结构中，阴极层100可设置在衬底(未图示)上，该衬底的材料不受限制，其可为本领域常用材料，例如可为硬性材料或柔性材料。硬性材料可为玻璃。柔性材料可为柔性衬底为铝箔或高分子膜材，其中高分子膜材可为PE膜、PP膜、PI膜、PC膜等膜材。
在一实施方式中，量子点发光层200的材料可选用本领域常用的量子点材料，包括但不限于Ⅱ-Ⅵ族化合物及其核壳结构、Ⅲ-Ⅴ或IV-VI族半导体纳米晶及其核壳结构，例如CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、InP、GaAs、GaP等材料或两者组合而成的核壳结构。量子点发光层中的量子点可选自红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点中的至少一种，其量子点数量和特性可根据器件的性能进行相应的选择和调整。为了保证量子点发光层的发光效率和载流子传输效率，量子点发光层的厚度可选自5～300nm，优选为20～100nm。当然，随着技术的进步，可能不限于这个膜厚范围。
在一实施方式中，QLED器件还包括电子传输层500、空穴传输层600和电子注入层中(未图示)的至少一层。如此可进一步提高载流子的传输性能。在本实施例中，如图2所示，QLED器件同时包括空穴传输层和电子传输层。
在其中一实施方式中，电子传输层500的材料可选用本领域常用的电子传输材料，包括但不限于TiOx、ZnO、Bphen、Bepp2和TPBi。其电子传输层的厚度可选自5～300nm，优选为20～100nm。当然，随着技术的进步，可能不限于这个膜厚范围。
在一实施方式中，空穴传输层600的材料可包括上述复合金属氧化物膜。在其他实施方式中，空穴传输层600的材料也可选用本领域常用的空穴传输材料，包括但不限于TAPC，NPB、PVK、TFB、poly-TPD和金属氧化物，其中，金属氧化物包括但不限于氧化钼和氧化镍。其空穴传输层的厚度可选自5～300nm，优选为20～100nm。当然，随着技术的进步，可能不限于这个膜厚范围。
在其中一实施方式中，电子注入层(未图示)可设置在电子传输层和阴极之间，其材料和厚度可选用本领域常用的电子注入材料和厚度。
下面以倒置发光器件为例，对发光器件的制备步骤进行详细说明。
一种发光器件的制备方法，包括制备以下步骤：
提供一阴极层；
在阴极层上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上沉积空穴注入层；
在空穴注入层上沉积阳极层。
其中，所述空穴注入层包括复合金属氧化物膜，所述复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物。空穴注入层的制备步骤包括：首先沉积复合金属层，再对复合金属层进行至少部分氧化处理，即形成复合金属氧化物膜。所述复合金属氧化物膜的具体制备步骤包括可参见以上所述，在此不再赘述。
在一实施方式中，在沉积量子点发光层之前，还可先对阴极层进行清洁处理，具体可包括溶剂超声波处理、紫外臭氧处理等以去除阴极层表面杂质或有机物。上述制备阴极层可采用本领域常用方法，例如可为蒸镀法。该阴极层可沉积在衬底上。
在一实施方式中，沉积阳极层为共沉积，具体可为共蒸金属。在本实施例中，阳极层为共蒸金属Ni/Au，该共蒸金属的沉积厚度可为30～40nm。
在一实施方式中，在沉积量子点发光层之前，还至少包括沉积电子注入层和/或沉积电子输出层；和/或在沉积空穴注入层之前，还至少包含沉积空穴传输层。
以上阳极层、量子点发光层、阴极层以及空穴传输层、电子传输层、电子注入层的制备方法可采用常用方法，其各自的材料和沉积厚度如上所述，在此不再赘述。
本发明还提供一种显示装置，其特征在于，包括以上任一所述的发光器件。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种发光器件，包括层叠设置的阴极层、量子点发光层、空穴注入层和阳极层，其特征在于，所述空穴注入层包括复合金属氧化物膜，所述复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物，所述阳极层的材料为氧化铟锡(ITO)材料、氟掺氧化锡(FTO)材料、石墨烯或碳纳米管膜材，或者，所述阳极层的材料为铝、银、铜、金或镍。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述金属氧化物至少包括P型金属氧化物和N型金属氧化物；或
所述复合金属氧化物膜包括能够形成的p-n异质结的金属氧化物。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述复合金属氧化物膜包括NiOx和MoO3-y，其中，x和y均不大于1。
4.根据权利要求1-3任一所述的发光器件，其特征在于，所述阳极层的材料包括金、镍中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件还包括电子传输层、电子注入层、空穴传输层中的至少一层。
6.一种发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
提供阴极层，
在所述阴极层上沉积量子点发光层，
在所述量子点发光层上沉积空穴注入层，
在所述空穴注入层上沉积阳极层；
所述空穴注入层包括复合金属氧化物膜，所述复合金属氧化物膜包括至少两种部分氧化的金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述沉积空穴注入层的步骤包括：首先沉积复合金属层，再对复合金属层进行至少部分氧化处理，即形成复合金属氧化物膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述沉积复合金属层的步骤包括：将各金属通过共蒸镀或共溅射方式沉积。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述氧化处理的方式包括臭氧等离子体氧化处理、阳极氧化处理、空气退火氧化处理中的至少一种。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一所述的发光器件，或包括由权利要求6-9任一所述的制备方法制备得到的发光器件。
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