CN110600619A

CN110600619A - 量子点发光二极管及其制备方法

Info

Publication number: CN110600619A
Application number: CN201810601018.5A
Authority: CN
Inventors: 张珈铭; 曹蔚然
Original assignee: TCL Corp
Current assignee: TCL Corp
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-20
Anticipated expiration: 2038-06-12
Also published as: CN110600619B

Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。该量子点发光二极管，包括阳极、阴极以及设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，所述阳极和所述量子点发光层之间设置有本体异质结传输层。该本体异质结传输层可以促进空穴载流子的输运，有效提高空穴的迁移率，因此该本体异质结传输层可提高空穴的注入效率，有利于平衡现有量子点发光二极管中量子点发光层内的电子和空穴，从而缓解载流子注入不平衡的问题。

Description

量子点发光二极管及其制备方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术

胶体量子点因其荧光效率高、单色性好、发光波长可调控和稳定性好而在显示器件领域有着可观的应用前景。基于量子点的发光二极管(量子点发光二极管，Quantum dotlight-emitting diode，QLED)具有更好的色彩饱和度、能效色温以及寿命长等优点，有望成为下一代固体照明和平板显示的主流技术。

平衡电子和空穴的载流子注入是获得高效QLED器件的有效途径，在目前大量制备的QLED器件中，电子传输层材料采用纳米无机氧化锌纳米颗粒，这导致除了电子输运的高迁移率之外，电子的注入势垒也非常低，但是对于空穴来说，由于通常采用有机聚合物材料作为空穴传输层，不但迁移率较低，而且注入势垒相对较大，这样一来就导致电子和空穴注入的极端不平衡，导致过量的电子注入引起器件功能层如空穴传输层的自发光，从而影响量子点发光器件的发光纯度和复合效率。另外，如果过量注入的电子在量子点发光层中输运受阻，会使得电荷在量子点发光层累积，严重影响量子点的发光特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种量子点发光二极管及其制备方法，旨在解决现有量子点发光二极管中电子和空穴注入不平衡的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面提供一种量子点发光二极管，包括阳极、阴极以及设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，所述阳极和所述量子点发光层之间设置有本体异质结传输层。

本发明另一方面提供一种量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：

提供本体异质结材料；

将所述本体异质结材料沉积在阳极或量子点发光层上，得到本体异质结传输层。

本发明提供的量子点发光二极管，在阳极和量子点发光层之间设置有本体异质结传输层，该本体异质结传输层可以促进空穴载流子的输运，有效提高空穴的迁移率，因此该本体异质结传输层可提高空穴的注入效率，有利于平衡现有量子点发光二极管中量子点发光层内的电子和空穴，从而缓解载流子注入不平衡(即电子注入远高于空穴注入)的问题。

本发明提供的量子点发光二极管的制备方法，工艺简单，在阳极和量子点发光层之间沉积一层本体异质结传输层，该本体异质结传输层可提高空穴的注入效率，有利于平衡器件中量子点发光层内的电子和空穴，从而缓解电子注入远高于空穴注入的问题。

附图说明

图1为本发明中一种发光二极管的结构示意图。

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。

一方面，本发明实施例提供了一种量子点发光二极管，包括阳极、阴极以及设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，所述阳极和所述量子点发光层之间设置有本体异质结传输层。

本发明实施例提供的量子点发光二极管，在阳极和量子点发光层之间设置有本体异质结传输层，该本体异质结传输层可以促进空穴载流子的输运，有效提高空穴的迁移率，因此该本体异质结传输层可提高空穴的注入效率，有利于平衡现有量子点发光二极管中量子点发光层内的电子和空穴，从而缓解载流子注入不平衡的问题。

进一步地，在本发明实施例的量子点发光二极管中，所述阳极与所述本体异质结传输层之间还层叠设置有空穴功能层。本发明实施例的本体异质结传输层不仅可以促进空穴载流子的输运，而且还可以将在空穴功能层中形成的激子及时传输到量子发光层中，避免因过量电子注入空穴功能层导致的寄生发光，从而进一步地提高量子点的复合效率和器件的发光纯度。更进一步地，所述阴极与所述量子点发光层之间还层叠设置有电子功能层。

上述空穴功能层可以为空穴传输层、空穴注入层中的至少一层；即从阳极到本体异质结传输层可以依次为：阳极、空穴传输层、本体异质结传输层，或为阳极、空穴注入层、本体异质结传输层，或为阳极、空穴注入层、空穴传输层、本体异质结传输层。进一步地，空穴功能层还可以包括空穴阻挡层，即从阳极到本体异质结传输层可以依次为：阳极、空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、本体异质结传输层。上述电子功能层可以为电子传输层、电子注入层中的至少一层；即从阴极到量子点发光层可以依次为：阴极、电子传输层、量子点发光层，或为阴极、电子注入层、量子点发光层，或为阴极、电子注入层、电子传输层、量子点发光层。进一步地，电子功能层还可以包括电子阻挡层，即从阴极到量子点发光层可以依次为：阴极、电子注入层、电子传输层、电子阻挡层、量子点发光层。应当注意，上述空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子注入层、电子传输层、电子阻挡层都不是必需的，可以根据实际情况增加或者减少。

进一步地，在本发明实施例的量子点发光二极管中，所述本体异质结传输层由N型有机材料和P型有机材料组成，且所述P型有机材料的质量大于所述N型有机材料的质量。P型有机材料在所述本体异质结传输层中的比例大于N型有机材料在所述本体异质结传输层中所占的比例，以便于空穴载流子的输运，所述P型有机材料与所述N型有机材料共混之后相互交错，形成一个双连续、互相贯穿的网络结构，所形成的无数微小的本体异质结结构，可以将捕捉到因过量电子注入空穴功能层形成的激子和空穴功能层中形成的激子，并输运至量子点发光层，从而避免器件的寄生发光，提升器件效率。优选地，所述本体异质结传输层中所述P型有机材料与所述N型有机材料的质量比为(1.5-9)：1，在该质量比范围内，可更有效地捕捉激子并输运至量子点发光层中。

具体地，上述P型有机材料选自红荧烯(Rubrene)、并五苯、四氟四氰基醌二甲烷和酞箐类衍生物中的至少一种；上述N型有机材料选自C60。

进一步地，在本发明实施例的量子点发光二极管中，所述本体异质结传输层的厚度为10-30nm。本体异质结传输层的厚度不宜过厚也不宜过薄，过厚的本体异质结传输层将会造成器件的电阻过大，降低器件性能；本体异质结传输层太薄则无法有效捕捉到形成的激子，也不能阻挡过量注入的电子进入空穴功能层。因此，在该10-30nm的厚度范围内，本体异质结传输层的综合性能最佳。

图1为本发明实施例的一种正型量子点发光二极管器件较佳结构示意图，如图1所示，该器件从下至上依次包括阳极基板101、空穴功能层102、本体异质结传输层107、量子点发光层103、电子功能层104和阴极105，封装层106，其中，本体异质结传输层在空穴功能层和量子点发光层之间，具体由P型有机材料与所述N型有机材料共混方式形成。

进一步地，在本发明实施例的量子点发光二极管中，所述量子点发光层中的量子点材料包括但不限于II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族单质中的一种或多种。所述量子点发光层使用的半导体材料包括但不限于II-VI半导体的纳米晶，比如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe和其他二元、三元、四元的II-VI化合物；III-V族半导体的纳米晶，比如GaP、GaAs、InP、InAs和其他二元、三元、四元的III-V化合物。所述阳极可选自铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、锑掺杂氧化锡(ATO)、铝掺杂氧化锌(AZO)中的一种或多种；所述空穴注入层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、非掺杂过渡金属氧化物、掺杂过渡金属氧化物、金属硫化物、掺杂金属硫化物中的一种或多种。所述空穴传输层的材料可选自具有空穴传输能力的有机材料，包括但不限于聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚(N,N'双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺)(poly-TPD)、聚(9,9-二辛基芴-共-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺)(PFB)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(TPD)、N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPB)、掺杂石墨烯、非掺杂石墨烯、C60或它们的混合物；所述的空穴传输层材料还可选自具有空穴传输能力的无机材料，包括但不限于掺杂或非掺杂的NiO、WO₃、MoO₃、CuO或它们的混合物。所述电子传输层的材料为n型ZnO、TiO₂、SnO、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO、InSnO、Alq3三(8-羟基喹啉)铝、Ca、Ba、CsF、LiF、CsCO₃中的一种或多种；优选地，所述电子传输层为n型ZnO、n型TiO₂；所述的阴极为Al或Ag。

另一方面，本发明实施例还提供了一种量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：

S01：提供本体异质结材料；

S02：将所述本体异质结材料沉积在阳极或量子点发光层上，得到本体异质结传输层。

本发明实施例提供的量子点发光二极管的制备方法，工艺简单，在阳极和量子点发光层之间沉积一层本体异质结传输层，该本体异质结传输层可提高空穴的注入效率，有利于平衡器件中量子点发光层内的电子和空穴，从而缓解电子注入远高于空穴注入的问题。

进一步地，在步骤S01中，所述本体异质结材料包括N型有机材料和P型有机材料，且所述P型有机材料的质量大于所述N型有机材料的质量。具体N型有机材料和P型有机材料上文已详细阐述，这里不再说明。

进一步地，在步骤S02中，将所述本体异质结材料沉积在阳极或量子点发光层上的步骤包括：先将所述P型有机材料和所述N型有机材料溶解在溶剂中，形成混合溶液，然后在所述阳极或量子点发光层上沉积所述混合溶液。所述溶剂选自正辛烷、异辛烷、甲苯、苯、氯苯、二甲苯、氯仿、丙酮、环己烷、正己烷、正戊烷、异戊烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、六甲基磷酰胺、正丁醚、苯甲醚、苯乙醚、苯乙酮、苯胺、二苯醚等中的一种或多种。

以图1所示的量子点发光二极管为例，该器件的制备方法，包括如下步骤：

A、在阳极基板表面沉积一层空穴功能层；

B、在空穴功能层表面沉积一层本体异质结传输层；

C、在本体异质结传输层表面沉积一层量子点发光层；

E、在量子点发光层表面沉积一层电子功能层；

F、在电子功能层表面沉积阴极，得到量子点发光二极管。

具体地，当制备如图1所述的复合量子点发光二极管器件时，则所述步骤B具体包括：先将P型有机材料与N型有机材料共同溶解在溶剂中，形成均匀分散的混合溶液，然后在所述空穴功能层表面沉积所述混合溶液；之后将量子点材料如CdSe量子点溶液沉积在本体异质结传输层表面。

进一步，上述各层沉积方法可以是化学法或物理法，其中化学法包括但不限于化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法、共沉淀法中的一种或多种；物理法包括但不限于旋涂法、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、条状涂布法、热蒸发镀膜法、电子束蒸发镀膜法、磁控溅射法、多弧离子镀膜法、物理气相沉积法、原子层沉积法、脉冲激光沉积法中的一种或多种。

本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

一种QLED器件，其从下到上的结构依次为：

玻璃衬底/ITO/PEDOT:PSS/TFB/C₆₀@Rubrene/CdSe量子点层/ZnO/Al。

其制备方法如下：

a.在ITO衬底上旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；

b.在PEDOT:PSS层上旋涂一层TFB层；

c.先将C₆₀@Rubrene以6:4共混溶解在氯苯中形成混合溶液，然后将该混合溶液以2000rpm的旋涂速率旋涂在TFB层上；之后以3000rpm的旋涂速率旋涂一层CdSe量子点发光层；

d.接着，在量子点复合发光层上旋涂一层ZnO；

e.最后，在ZnO上蒸镀一层Al，得到量子点发光二极管。

实施例2

一种QLED器件，其从下到上的结构依次为：

玻璃衬底/ITO/PEDOT:PSS/TFB/C₆₀@Rubrene/CdSe量子点层/ZnO/Al。

其制备方法如下：

a.在ITO衬底上旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；

b.在PEDOT:PSS层上旋涂一层TFB层；

c.先将C₆₀@Rubrene以7:2共混溶解在氯苯中形成混合溶液，然后将该混合溶液以2000rpm的旋涂速率旋涂在TFB层上；之后以3000rpm的旋涂速率旋涂一层CdSe量子点发光层；

d.接着，在量子点复合发光层上旋涂一层ZnO；

e.最后，在ZnO上蒸镀一层Al，得到量子点发光二极管。

实施例3

一种QLED器件，其从下到上的结构依次为：

玻璃衬底/ITO/PEDOT:PSS/TFB/C₆₀@四氟四氰基醌二甲烷/CdSe量子点层/ZnO/Al。

其制备方法如下：

a.在ITO衬底上旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；

b.在PEDOT:PSS层上旋涂一层TFB层；

c.先将C₆₀@四氟四氰基醌二甲烷以6:4共混溶解在氯苯中形成混合溶液，然后将该混合溶液以2000rpm的旋涂速率旋涂在TFB层上；之后以3000rpm的旋涂速率旋涂一层CdSe量子点发光层；

d.接着，在量子点复合发光层上旋涂一层ZnO；

e.最后，在ZnO上蒸镀一层Al，得到量子点发光二极管。

实施例4

一种QLED器件，其从下到上的结构依次为：

玻璃衬底/ITO/PEDOT:PSS/TFB/C₆₀@并五苯/CdSe量子点层/ZnO/Al。

其制备方法如下：

a.在ITO衬底上旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；

b.在PEDOT:PSS层上旋涂一层TFB层；

c.先将C₆₀@并五苯以6:4共混溶解在氯苯中形成混合溶液，然后将该混合溶液以2000rpm的旋涂速率旋涂在TFB层上；之后以3000rpm的旋涂速率旋涂一层CdSe量子点发光层；

d.接着，在量子点复合发光层上旋涂一层ZnO；

e.最后，在ZnO上蒸镀一层Al，得到量子点发光二极管。

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

1.一种量子点发光二极管，包括阳极、阴极以及设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，其特征在于，所述阳极和所述量子点发光层之间设置有本体异质结传输层。

2.如权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述本体异质结传输层由N型有机材料和P型有机材料组成，且所述P型有机材料的质量大于所述N型有机材料的质量。

3.如权利要求2所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述P型有机材料与所述N型有机材料的质量比为(1.5-9)：1。

4.如权利要求2所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述P型有机材料选自红荧烯、并五苯、四氟四氰基醌二甲烷和酞箐类衍生物中的至少一种；和/或

所述N型有机材料选自C60。

5.如权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述本体异质结传输层的厚度为10-30nm。

6.如权利要求1-5任一项所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述阳极与所述本体异质结传输层之间还层叠设置有空穴功能层；和/或

所述阴极与所述量子点发光层之间还层叠设置有电子功能层。

7.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供本体异质结材料；

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述本体异质结材料包括N型有机材料和P型有机材料，且所述P型有机材料的质量大于所述N型有机材料的质量。

9.如权利要求8所述的制备，其特征在于，将所述本体异质结材料沉积在阳极或量子点发光层上的步骤包括：先将所述P型有机材料和所述N型有机材料溶解在溶剂中，形成混合溶液，然后在所述阳极或量子点发光层上沉积所述混合溶液。

10.如权利要求9所述的制备，其特征在于，所述溶剂选自正辛烷、异辛烷、甲苯、苯、氯苯、二甲苯、氯仿、丙酮、环己烷、正己烷、正戊烷、异戊烷、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、六甲基磷酰胺、正丁醚、苯甲醚、苯乙醚、苯乙酮、苯胺、二苯醚中的至少一种。