CN110797471A - 一种柔性量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柔性量子点发光二极管，属于发光二极管技术领域，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为35‑45nm；所述空穴传输层的厚度为40‑45nm；所述量子点发光层的厚度为20‑30nm；所述电子注入传输层的厚度为40‑60nm；所述阴极的厚度为100‑150nm。本发明使用PBO封装和保护铜纳米线网络，作为柔性衬底并嵌埋铜纳米线，PBO/铜纳米线复合结构薄膜，善了铜纳米线柔性基底的易氧化性、高表面起伏度的缺点。

Description

一种柔性量子点发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，特别涉及一种铜纳米线透明电极填充PBO的柔性量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
在未来的电子产品中，所有的设备组件将被无线连接到作为信息输入和/或输出端口的显示器上。因此，消费者对下一代消费电子产品信息输入/输出功能的需求，导致了对柔性和可穿戴显示器的需求将会越来越大。在众多下一代发光显示器设备中，量子点发光二极管(QLEDs)具有独特的优势，如色域宽、纯度高、亮度高、电压低、外观极薄等。柔性显示器由于其在移动和可穿戴电子产品(如智能手机、汽车显示器和可穿戴智能设备等)的潜在应用前景，而受到了极大的关注。柔性显示器具有薄、轻、不易破碎的特点，且形状可变，能在曲面上使用。
随着智能穿戴技术进步，柔性电子器件得到了广泛关注，开发一种高透过率、高导电率的柔性透明电极迫在眉睫，当今应用最多且技术非常成熟的氧化铟锡(Indium TinOxide，ITO)透明电极因其固有的脆性已无法兼容未来的柔性电子技术。高导率的柔性透明电极(Transparent Electrode)迫在眉睫，铜纳米(CuNWs)作为透明导电层,具有良好的光透过性、导电性、柔性以及低成本等特点,受到了研究者及工业界的广泛关注。然而它的存在一些制作器件上面的短板，一是它极易与空气氧化变成氧化铜；二是它的铜纳米线网络中间有很多间隙，直接功能层的薄膜会出面薄面不平整的问题，薄膜表面不平整器件会有漏电流的产生，存在漏电流，会导致器件的效率、亮度极低，且电流密度非常大，成为制约铜纳米线透明导电薄膜在光电器件领域工业化应用的短板。
发明内容
本发明提供一种铜纳米线透明电极填充PBO的柔性量子点发光二极管及其制备方法，解决现有的铜纳米(CuNWs)作为透明导电层易氧化性、高表面起伏度的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供了一种柔性量子点发光二极管，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为35-45nm；所述空穴传输层的厚度为40-45nm；所述量子点发光层的厚度为20-30nm；所述电子注入传输层的厚度为40-60nm；所述阴极的厚度为100-150nm。
其中，优选地，所述透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯基底、聚萘二甲酸乙二醇酯基底、聚醚酰亚胺基底基底或聚酰亚胺基底。
其中，优选地，所述阳极为铜/PBO。
其中，优选地，所述的空穴注入层为PEDOT:PSS。
其中，优选地，所述的空穴传输层为聚乙烯咔唑。
其中，优选地，所述的量子点发光层的量子是CdSe/CdS/ZnS或者ZnCdS/ZnS或者CdSe/ZnS。
其中，优选地，所述的电子注入/传输层为氧化锌、掺镁氧化锌或二氧化钛。
其中，优选地，所述的阴极为铝、银或二者组合构成。
一种柔性量子点发光二极管的制备方法，包括下述步骤：
(1)清洗透明基底：在超声波中，分别以去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇对基底进行超声清洗，每次清洗时间为30min，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射25min；
(2)在阳极上旋涂PBO：将匀胶机的转速调到4000rpm，时间设45s，旋涂厚度60-100μl的PBO，并用100℃的温度焙烧30min，静置冷却30min；
(3)旋涂空穴注入层：将匀胶机的转速调到4500rpm，时间设45s，旋涂空穴注入层，并用110℃的温度焙烧30min，静置冷却30min；
(4)旋涂空穴传输层：将PVK溶解于氯苯中，浓度为8mg/ml，然后在手套箱中将匀胶机的转速设为3500rpm，移液枪取70μl的溶液，旋涂30s，并用110℃的温度焙烧30min，然后静置冷却30min；所述手套箱的环境条件为O2<5ppm，H2O<5ppm；
(5)旋涂量子点发光层：将量子点溶于正辛烷中，配成18mg/ml的溶液，然后在手套箱中将匀胶机的转速设为2500rpm，时间为30s，移液枪取80微升的量子点溶液，旋涂静置20min；
(6)旋涂ZnMgO电子传输层：将匀胶机的速度调至3000rpm，时间30s，移液枪取70-80μl的ZnMgO溶液旋涂，并用甲苯擦拭边缘；
(7)蒸镀Al电极：将上述步骤做好的器件放在真空镀膜机中，蒸镀上100nm厚的铝电极，然后用紫外固化胶来封装器件，量子点发光二极管制作完毕。
其中，ZnMgO溶液采用下述步骤制成：
(1)取5.5mmol的四甲基氢氧化铵五水合物，溶于10ml的无水乙醇中，放于磁力搅拌器以600rpm/min的速度搅拌20分钟，得I液；
(2)取3mmol的二水乙酸锌和0.08mmol的四水醋酸镁溶于二甲基亚砜中，放于磁力搅拌器以800rpm/min中搅拌10分钟，得II液；
(3)将I液半小时内匀速滴入II液中，滴完再搅拌半小时，搅拌完倒入离心管，溶液与甲苯以1：3的比例混合，放入高速离心机中，以6500rpm的转速离心4分钟，离心完得到白色胶状物，用乙醇溶解，浓度调至40mg/ml，即得。
PBO(聚苯并噁唑)分子链中苯环和噁唑环间存在着很大的P共轭体系，其分子链中存在着很强的P电子离域化作用和共振稳定作用，这些特性使PBO具有良好的光物理性能。PBO作为光电子器件的优势有得到高稳定性，且可以获得高取向的高质量薄膜，
本发明的有益效果：
本发明使用PBO封装和保护铜纳米线网络，作为柔性衬底并嵌埋铜纳米线，PBO/铜纳米线复合结构薄膜，善了铜纳米线柔性基底的易氧化性、高表面起伏度的缺点；并以PEDOT:PSS为空穴注入层，PVK为空穴传输层，以CdSe/CdS/ZnS、ZnCdS/ZnS或CdSe/ZnS为发光层，以ZnMgO为电子注入/传输层，以Al为负极制备柔性量子点发光二极管。
附图说明
图1为实施例1中柔性量子点发光二极管的potential-EQE关系图；
图2为实施例1中柔性量子点发光二极管的potential-luminance关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施采用的ZnMgO溶液，是由下述步骤制成：
(1)取5.5mmol的四甲基氢氧化铵五水合物，溶于10ml的无水乙醇中，放于磁力搅拌器以600rpm/min的速度搅拌20分钟，得I液；
(2)取3mmol的二水乙酸锌和0.08mmol的四水醋酸镁溶于二甲基亚砜中，放于磁力搅拌器以800rpm/min中搅拌10分钟，得II液；
(3)将I液半小时内匀速滴入II液中，滴完再搅拌半小时，搅拌完倒入离心管，溶液与甲苯以1：3的比例混合，放入高速离心机中，以6500rpm的转速离心4分钟，离心完得到白色胶状物，用乙醇溶解，浓度调至40mg/ml，即得。
实施例1
本实施例提供了一种柔性量子点发光二极管，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为40nm；所述空穴传输层的厚度为42nm；所述量子点发光层的厚度为25nm；所述电子注入传输层的厚度为50nm；所述阴极的厚度为20nm。
其中，优选地，所述透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄胶片，所述阳极为铜/PBO，所述空穴注入层为PEDOT:PSS，所述空穴传输层为聚乙烯咔唑；所述的量子点发光层是红色CdSe/CdS/ZnS量子点；所述的电子注入/传输层为掺镁氧化锌。所述的阴极为铝电极。
本实施例柔性量子点发光二极管的制备方法，包括下述步骤：
(1)清洗透明基底：在超声波中，分别以去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇对基底进行超声清洗，每次清洗时间为30min，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射25min；
(2)在阳极上旋涂PBO：将匀胶机的转速调到4000rpm，时间设45s，旋涂厚度60-100μl的PBO，并用100℃的温度焙烧30min，静置冷却30min；
(3)旋涂空穴注入层：将匀胶机的转速调到4500rpm，时间设45s，旋涂空穴注入层，并用110℃的温度焙烧30min，静置冷却30min；
(4)旋涂空穴传输层：将PVK溶解于氯苯中，浓度为8mg/ml，然后在手套箱中将匀胶机的转速设为3500rpm，移液枪取70μl的溶液，旋涂30s，并用110℃的温度焙烧30min，然后静置冷却30min；所述手套箱的环境条件为O2<5ppm，H2O<5ppm；
(5)旋涂量子点发光层：将量子点溶于正辛烷中，配成18mg/ml的溶液，然后在手套箱中将匀胶机的转速设为2500rpm，时间为30s，移液枪取80微升的量子点溶液，旋涂静置20min；
(6)旋涂ZnMgO电子传输层：将匀胶机的速度调至3000rpm，时间30s，移液枪取70-80μl的ZnMgO溶液旋涂，并用甲苯擦拭边缘；
(7)蒸镀Al电极：将上述步骤做好的器件放在真空镀膜机中，蒸镀上100nm厚的铝电极，然后用紫外固化胶来封装器件，量子点发光二极管制作完毕。
本实施例的柔性量子点发光二极管的potential-EQE关系图如图1所示；potential-luminance关系图如图2所示。
实施例2
本实施例提供了一种柔性量子点发光二极管，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为35nm；所述空穴传输层的厚度为45nm；所述量子点发光层的厚度为20nm；所述电子注入传输层的厚度为60nm；所述阴极的厚度为100nm。
其中，优选地，所述透明基底为聚萘二甲酸乙二醇酯薄胶片；所述阳极为铜/PBO；所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为聚乙烯咔唑；所述的量子点发光层的是红色CdSe/CdS/ZnS量子点；所述的电子注入/传输层为掺镁氧化锌；所述阴极为银电极。
本实施例柔性量子点发光二极管的制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供了一种柔性量子点发光二极管，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为45nm；所述空穴传输层的厚度为40nm；所述量子点发光层的厚度为30nm；所述电子注入传输层的厚度为40nm；所述阴极的厚度为150nm。
其中，优选地，所述透明基底为聚醚酰亚胺基底薄胶片；所述阳极为铜/PBO；所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为聚乙烯咔唑；所述的量子点发光层的量子是蓝色ZnCdS/ZnS量子点；所述的电子注入/传输层掺镁氧化锌；所述的阴极为铝、银二者组合构成，铝银的质量比为4：6。
本实施例柔性量子点发光二极管的制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供了一种柔性量子点发光二极管，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为40nm；所述空穴传输层的厚度为45nm；所述量子点发光层的厚度为25nm；所述电子注入传输层的厚度为50nm；所述阴极的厚度为140nm。
其中，所述透明基底为聚酰亚胺薄胶片；所述阳极为铜/PBO；所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为聚乙烯咔唑；所述的量子点发光层是绿色CdSe/ZnS量子点；所述的电子注入/传输层为掺镁氧化锌；所述的阴极为铝阴极。
本实施例柔性量子点发光二极管的制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例提供了一种柔性量子点发光二极管，包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为35nm；所述空穴传输层的厚度为45nm；所述量子点发光层的厚度为30nm；所述电子注入传输层的厚度为60nm；所述阴极的厚度为110nm。
其中，所述透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄胶片；所述阳极为铜/PBO；所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为聚乙烯咔唑；所述的量子点发光层的是红色CdSe/CdS/ZnS量子点；所述的电子注入/传输层为掺镁氧化锌；所述的阴极为铝阴极。
本实施例柔性量子点发光二极管的制备方法与实施例1相同。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：包括依次层叠设置的透明基底、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入/传输层和阴极，所述透明基底与电源的正极相连，所述阴极与电源的负极相连；所述阳极的厚度为180nm；所述空穴注入层的厚度为35-45nm；所述空穴传输层的厚度为40-45nm；所述量子点发光层的厚度为20-30nm；所述电子注入传输层的厚度为40-60nm；所述阴极的厚度为100-150nm。
2.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述透明基底为聚对苯二甲酸乙二醇酯基底、聚萘二甲酸乙二醇酯基底、聚醚酰亚胺基底基底或聚酰亚胺基底。
3.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述阳极为铜/PBO。
4.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述空穴注入层为PEDOT:PSS。
5.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述空穴传输层为聚乙烯咔唑。
6.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述量子点发光层的量子是CdSe/CdS/ZnS或者ZnCdS/ZnS或者CdSe/ZnS。
7.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述电子注入/传输层为氧化锌、掺镁氧化锌或二氧化钛。
8.根据权利要求1所述的一种柔性量子点发光二极管，其特征在于：所述阴极为铝、银或二者组合构成。
9.一种权利要求1-8任一项所述的柔性量子点发光二极管的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
(1)清洗透明基底：在超声波中，分别以去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇对基底进行超声清洗，每次清洗时间为30min，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射25min；
(2)在阳极上旋涂PBO：将匀胶机的转速调到4000rpm，时间设45s，旋涂厚度60-100μl的PBO，并用100℃的温度焙烧30min，静置冷却30min；
(3)旋涂空穴注入层：将匀胶机的转速调到4500rpm，时间设45s，旋涂空穴注入层，并用110℃的温度焙烧30min，静置冷却30min；
(4)旋涂空穴传输层：将PVK溶解于氯苯中，浓度为8mg/ml，然后在手套箱中将匀胶机的转速设为3500rpm，移液枪取70μl的溶液，旋涂30s，并用110℃的温度焙烧30min，然后静置冷却30min；
(5)旋涂量子点发光层：将量子点溶于正辛烷中，配成18mg/ml的溶液，然后在手套箱中将匀胶机的转速设为2500rpm，时间为30s，移液枪取80微升的量子点溶液，旋涂静置20min；
(6)旋涂ZnMgO电子注入/传输层：将匀胶机的速度调至3000rpm，时间30s，移液枪取70-80μl的ZnMgO溶液旋涂，并用甲苯擦拭边缘；
(7)蒸镀Al电极：将上述步骤做好的器件放在真空镀膜机中，蒸镀上100nm厚的铝电极，然后用紫外固化胶来封装器件，量子点发光二极管制作完毕。
10.根据权利要求9所述的一种柔性量子点发光二极管的制备方法，其特征在于所述：ZnMgO溶液采用下述步骤制成：
(1)取5.5mmol的四甲基氢氧化铵五水合物，溶于10ml的无水乙醇中，放于磁力搅拌器以600rpm/min的速度搅拌20分钟，得I液；
(2)取3mmol的二水乙酸锌和0.08mmol的四水醋酸镁溶于二甲基亚砜中，放于磁力搅拌器以800rpm/min中搅拌10分钟，得II液；
(3)将I液半小时内匀速滴入II液中，滴完再搅拌半小时，搅拌完倒入离心管，溶液与甲苯以1：3的比例混合，放入高速离心机中，以6500rpm的转速离心4分钟，离心完得到白色胶状物，用乙醇溶解，浓度调至40mg/ml，即得。
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CN114171695A (zh) * 2021-12-15 2022-03-11 南昌航空大学 一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管及其制备方法

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