CN110828684A - 一种倒置qled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种倒置QLED器件及其制备方法，属于发光二极管技术领域，该倒置QLED器件为平面层状多膜层结构，平面层状多膜层从下到上分别为：ITO玻璃、电子传输层、分散的硅氧烷化合物纳米结构、发光层、空穴传输层、空穴注入层和阴极；其中，硅氧烷化合物纳米结构为周期性分布的条状结构或非周期性分布的岛状结构。本发明的一种倒置QLED器件的制备方法，在基于溶液法旋涂成膜，操作方便，无需依赖大型设备，并且硅岛结构的引入，在一定温度(室温)、湿度的环境下即可水解，不需要借助于手套箱等。

Description

一种倒置QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明属于发光二极管技术领域，具体涉及一种倒置QLED器件及其制备方法。
背景技术
荧光量子点是一种重要的无机纳米荧光材料，具有优异的物理化学及光学性能。例如激发光谱范围宽，荧光发射光谱窄，光稳定性好，荧光寿命长等优点，因此量子点广泛应用于生物成像，生物传感器，光电二极管和太阳能电池等领域。在这其中，以荧光量子点作为发光层材料，应用于发光二极管(Quantum-Dots Light Emitting Diodes,QLED)领域，越来越受到学术界和工业界的广泛关注。
量子点发光二极管(QLED)应用需要其具备较高的器件性能。近年来提出的有机/无机杂化QLED器件结构中，已经采用氧化锌纳米粒子(ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,5493-5498)，或者氧化锌薄膜(专利申请号：CN201711482938.1)作为电子注入层，可以高效的注入电子。但是，电子从电子传输层到发光层的传输速率仍然很大。另一方面，量子点发光层和空穴传输层之间相对较大的能级差会阻挡空穴的注入，这导致了电子和空穴注入速率不平衡，因此器件效率普遍偏低。最终在器件工作中，过多的电荷载子累积在界面势垒，不仅起到非辐射复合中心，而且会增加器件启动电压以及缩短了器件的工作稳定性(寿命)。
虽然目前有研究通过筛选合适的空穴传输材料来匹配量子点的能级结构，尝试提高空穴注入能力。但是，设计具有较深能级的有机空穴传输材料来匹配量子点较深的价带，仍然是一个重要的研究难点和挑战。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种倒置QLED器件，在电子传输层和发光层之间引入具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构或非周期性排布的岛状硅氧烷化合物结构硅氧烷化合物，实现对电子的阻挡作用，降低电子传输速率，最终调控电子和空穴的注入平衡，提升QLED器件载流子复合速率，进而提高QLED器件发光效率等器件性能；本发明的另一目的在于提供倒置QLED器件的制备方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种倒置QLED器件，该倒置QLED器件为平面层状多膜层结构，所述的平面层状多膜层从下到上分别为：ITO玻璃、电子传输层、分散的硅氧烷化合物纳米结构、发光层、空穴传输层、空穴注入层和阴极；其中，所述的硅氧烷化合物纳米结构为周期性分布的条状结构或非周期性分布的岛状结构。
进一步的，所述的电子传输层选自氧化锌薄膜、氧化锌纳米粒子、掺杂氧化锌薄膜和掺杂氧化锌纳米粒子的任意一种。其中，掺杂元素为镁、锌、铝，或者稀土元素。稀土元素如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)和钇(Y)，掺杂元素可以为一种或者任意两种或多种元素。掺杂元素的目的是调控载流子传输速率。
进一步的，所述的发光层为荧光量子点，其尺寸为3-15nm。
进一步的，所述的荧光量子点选自CdTe、CdS、CdSe、ZnSe、InP、CuInS、CuInSe、PbS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSeS、CdSe/CdS、ZnSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS、(Zn)CuInS/ZnS、(Mn)CuInS/ZnS、AgInS/ZnS、(Zn)AgInS/ZnS、CuInSe/ZnS、CuInSeS/ZnS、PbS/ZnS，碳量子点，硅量子点，以及有机无机钙钛矿量子点(MAPbX3,MA＝CH3NH3,X＝Cl、Br、I)，全无机钙钛矿量子点(CsPbX3,X＝Cl、Br、I)中的任意一种。
进一步的，所述的ITO玻璃中，ITO电极的厚度为80-150nm；所述的电子传输层厚度为20-100nm；发光层厚度为5-40nm；所述的硅氧烷化合物纳米结构底部长和宽(最长边，最短边)均分别为5-20nm，高度为0.5-8nm；所述的空穴传输层厚度为30-80nm；所述的空穴注入层厚度在15-30nm；所述的阴极厚度为80-120nm。
进一步的，所述的倒置QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
1)清洗ITO玻璃，消除玻璃表面的灰尘及有机物后作为基底；
2)在所述的基底上制备电子传输层；
3)配制硅烷试剂的醇类溶液(醇类作为分散剂使用，选自乙醇、丙醇，乙二醇，辛醇，正丁醇，异丁醇，新戊醇等)，然后通过喷雾机喷洒到覆盖有电子传输层的ITO玻璃上；然后将ITO玻璃于湿度为20％-60％空气中放置1-3h后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃，在所述的电子传输层上借助于光刻技术，制备具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构，并且条状结构的距离为介于0-100μm之间，并且成周期性均匀排布；或者在所述的电子传输层上借助于机械喷雾技术，制备具有非周期性排布的岛状硅氧烷化合物结构，并且任意两个岛状结构的距离为介于0-100μm之间；
4)将量子点的低沸点溶液，步骤3)处理后的基底上，并在80-120℃干燥成膜得到发光层；
5)在所述的发光层上先旋涂空穴传输层，并干燥成膜；再旋涂空穴注入层；
6)在所述的空穴注入层上引入电极材料；
7)器件封装。
进一步的，步骤2)中，将氧化锌纳米粒子(或者铝掺杂氧化锌)的正丁醇溶液，旋涂到基底上，并在80-120℃干燥成膜；通过控制旋涂机转速以及锌的前驱体溶液，控制氧化锌纳米膜层厚度。
进一步的，所述的硅烷试剂选自正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷中的任意一种。
进一步的，步骤5)中，所述的空穴传输层为有机物质或者无机物质，当为有机物质时候，选自聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(9-乙烯基咔唑)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺中的一种或多种的组合；当为无机物质时候，选自NiO和/或WO3；所述的空穴注入层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸。
进一步的，步骤6)中，所述的引入电极是蒸镀Al膜、Ag膜或溅射IZO(氧化铟锌)膜；步骤7)中，所述的器件封装是在紫外等激发下，加盖封装盖板，引入紫外固化胶对器件进行封装，即得倒置QLED器件。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种倒置QLED器件，具有以下优点：
(1)降低电子传输速率。在器件结构中，电子注入层和发光层之间存在具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构或非周期性排布的岛状硅氧烷化合物结构。当电子注入层(氧化锌膜或者氧化锌纳米粒子等)产生的电子传向发光层的时候，有硅氧烷化合物存在的地方，由于硅氧烷化合物的导电速率很低，因此可以大大降低电子的传输速率，没有硅氧烷化合物存在的地方，电子传输速率不变。这样，硅氧烷化合物结构就类似于河流中水坝的拦截作用，对电子起阻挡作用，最终降低电子的传输速率。
(2)调控电子和空穴的注入平衡。电子从电子传输层到发光层传输速率的降低，最终可以实现发光层中的电子和空穴的注入平衡，使得量子点保持电中性，提升QLED器件载流子复合效率提升，进而提高QLED器件效率等(如亮度、电流效率、外量子效率等)。
(3)提高QLED器件的稳定性和使用寿命。电子和空穴的注入平衡，有利于发光层量子点在相对电荷平衡的情况下工作，量子点可以不因带电子过多而淬灭。量子点也因此在相对平衡情况下长时间工作，这样也就延长了QLED的工作寿命。
有益效果：与现有技术相比，本发明的一种倒置QLED器件的制备方法，在基于溶液法旋涂成膜，操作方便，无需依赖大型设备，并且硅岛结构的引入，在一定温度(室温)、湿度的环境下即可水解，不需要借助于手套箱等。
附图说明
图1为岛状硅氧烷化合物纳米结构作为电子阻挡层的量子点发光二极管器件(QLED)结构示意图；
图2为岛状硅氧烷化合物纳米结构降低氧化锌层电子传输速率的机理示意图；
图3为岛状硅氧烷化合物纳米结构作为电子阻挡层的QLED器件的制备路线，其中电子传输层为氧化锌薄膜；
图4为岛状硅氧烷化合物纳米结构作为电子阻挡层的QLED器件的制备路线，其中电子传输层为氧化锌纳米粒子；
图5为条状硅氧烷化合物纳米结构作为电子阻挡层的QLED器件的制备路线，其中电子传输层为氧化锌纳米粒子膜或氧化锌膜。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种倒置QLED器件及其制备方法进行详细描述。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1-4所示，一种倒置QLED器件，该QLED器件具有平面层状多膜层结构(图1)。各功能层从下到上分别为：ITO玻璃，电子传输层，岛状或条状硅氧烷化合物纳米结构，发光层(量子点)，空穴传输层，空穴注入层，阴极。辨别方式：通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和截面扫描电子显微镜(cross-sectional SEM)进行结构确定和分析。
电子传输层选自氧化锌薄膜、氧化锌纳米粒子、掺杂氧化锌薄膜和掺杂氧化锌纳米粒子的任意一种。其中，掺杂元素为镁、锌、铝，或者稀土元素。稀土元素如镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)和钇(Y)，掺杂元素可以为一种或者任意两种或多种元素。掺杂元素的目的是调控载流子传输速率。
在电子传输层和发光层之间涂布有一层具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构或非周期性排布的岛状硅氧烷化合物结构，这些结构是呈非周期或周期(根据实验可以采用光刻工艺进行岛状硅氧烷化合物纳米结构的图案化制备和排列)的分布，辨别方式：采用截面扫描电子显微镜(cross-sectional SEM)和二次离子质谱(secondary ion massspectroscopy，SIMP)可以判断岛状硅氧烷化合物结构的存在及组成。
发光层可以采用荧光量子点，其尺寸大小在3-15nm之间，可以选择CdTe、CdS、CdSe、ZnSe、InP、CuInS、CuInSe、PbS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSeS、CdSe/CdS、ZnSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS、(Zn)CuInS/ZnS、(Mn)CuInS/ZnS、AgInS/ZnS、(Zn)AgInS/ZnS、CuInSe/ZnS、CuInSeS/ZnS、PbS/ZnS，以及有机无机钙钛矿量子点(MAPbX3,MA＝CH3NH3,X＝Cl、Br、I)，全无机钙钛矿量子点(CsPbX3,X＝Cl、Br、I)等，以及碳量子点，硅量子点。
该量子点的物质光谱特征、尺寸形貌特征、晶体结构特征、元素组成等特征明显：
(1)量子点的光谱学特征，例如荧光发射窄，吸收光谱宽等特征，可以用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)确定。
(2)量子点的尺寸、形貌特征，可以采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和截面扫描电子显微镜(cross-sectional SEM)进行结构确定和分析。
(3)量子点的晶体结构特征，可以通过X-射线衍射仪(XRD)进行判断；
(4)量子点的元素组成特征，可以通过搭载有能谱仪(EDS)的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和二次离子质谱(secondary ion mass spectroscopy，SIMP)进行判断。
一种倒置QLED器件的制备方法，包括如下步骤：
第1步：清洗ITO玻璃。
分别采用异丙醇，水，丙酮超声清洗ITO玻璃，并紫外臭氧清洗机处理5-10min，消除玻璃表面的灰尘及有机物。
第2步：制备电子传输层。
将氧化锌纳米粒子(或者铝掺杂氧化锌纳米粒子)的正丁醇溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120℃干燥成膜。通过控制旋涂机转速以及锌的前驱体溶液，实现氧化锌纳米膜层厚度的调控，厚度控制在20-100nm。
第3步：引入非均匀分布的岛状硅氧烷化合物纳米结构(也可以称作“硅岛”结构)，或者具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构。一种具有岛状硅氧烷化合物纳米结构的制备方法如下：
(1)配制30mg/mL硅烷的乙醇溶液。其中硅烷试剂可以选择正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷等。
(2)将新配制的硅烷的乙醇溶液，通过喷雾机喷洒到ITO玻璃上。将ITO玻璃于湿度为20％-60％空气中放置1-3h。之后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃。通过调节喷雾机喷雾量以及硅烷溶液的浓度，实现“硅岛”结构大小的调控，岛状结构底部的最长边和最短边分别分布在5-20nn，高度为0.5-8nm。
一种具有周期性排布的条状硅氧烷化合物纳米结构：
(1)旋涂正性光刻胶。将100-150uL光刻胶(正胶)滴加到上述ITO玻璃上，转速选择500-4000rpm，在ITO玻璃上涂布一层光刻胶，并置于50-200℃热台上加热成膜。正性光刻胶由基体材料(酚醛树脂)以及感光剂(重氮醌)构成。
(2)选定目标区域对位曝光。采用紫外光，对ITO玻璃的特定区域照射(掩膜版曝光)，曝光时间10-120min。
(3)旋涂硅烷前体液并水解成膜。
(a)配制30mg/mL硅烷的乙醇溶液。其中硅烷试剂可以选择正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷等。
(b)将新配制的硅烷的乙醇溶液，通过旋涂到ITO玻璃上。将ITO玻璃于湿度为20％-60％空气中放置1-3h。之后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃。通过硅烷溶液的浓度以及旋涂转速，实现直径在5-20nn，高度为3-15nm。
(4)全曝光。
采用紫外光对上述整个ITO玻璃进行全曝光。
(5)显影。
将经过全曝光的ITO玻璃置于质量分数5％的碱液中(可以选择四甲基氢氧化铵水溶液，氨水等)，浸泡60-150s，之后用去离子水冲洗，并置于50-100℃热台上烤干。并获得具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构。
第4步：制备发光层。
将量子点的低沸点溶液，例如量子点的正己烷或正辛烷溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120度干燥成膜。发光层的厚度控制在20-80nm。
第5步：制备空穴传输层。
在ITO玻璃上，分别旋涂空穴传输层材料，其中有机物质做空穴传输层可以选择聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(9-乙烯基咔唑)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]中的一种或多种，无机物做空穴传输层可以选择NiO，WO3等，并干燥成膜，空穴传输层厚度控制在30-80nm。
第6步：制备空穴注入层。
在ITO玻璃，继续旋涂或者蒸镀空穴注入层材料，可以选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)等。
第7步：蒸镀电极。
最后在空穴注入层上引入电极材料，例如蒸镀Al膜，Ag膜或溅射IZO膜，制备QLED器件。阳极的厚度控制在80-120nm。
第8步：器件封装。在紫外等激发下，加盖封装盖板，引入紫外固化胶对器件进行封装，制备量子点发光二极管。
有机发光二极管、聚合物发光二极管和量子点发光二极管结构中，调控电子和空穴的注入平衡一直是一个难点，也是影响其显示产业化进程的重要瓶颈。本申请提出的量子点发光二极管(QLED)的器件结构对于改善电子和空穴的注入平衡具有重要作用，可以有效的调高量子点的器件效率(亮度、电流效率、外量子效率等)，有利于提升QLED器件从实验室研发到量产转移的进程。同时，本提案给出的器件结构中，具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构或非周期性排布的岛状硅氧烷化合物结构同样适用于有机发光二极管结构和聚合物发光二极管结构。
实施例1：
一种倒置QLED器件结构制备方法：其中电子传输层为氧化锌薄膜，电子传输层与发光层之间具有非周期性排布的岛状硅氧烷化合物纳米结构。如图3所示，具体步骤如下：
第1步：清洗ITO玻璃。
分别采用异丙醇，水，丙酮超声清洗ITO玻璃，并紫外臭氧清洗机处理5-10min，消除玻璃表面的灰尘及有机物。
第2步：制备电子传输层。
(1)配制150mg/mL醋酸锌的正丁醇和乙醇胺溶液(正丁醇和乙醇胺体积比30％到80％)，经超声或磁力搅拌，获得澄清透明溶液。
(2)将新配制的锌的前驱体溶液，通过旋涂机涂布到ITO玻璃上。将ITO玻璃置于250-300℃的热台上，于空气中加热并发溶剂，并最终在ITO玻璃上引入氧化锌膜。通过控制旋涂机转速以及锌的前驱体溶液，实现氧化锌膜层厚度的调控，厚度控制在20-100nm。
第3步：引入岛状硅氧烷化合物纳米结构(也可以称作“硅岛”结构)。
(1)配制5mg/mL-50mg/mL硅烷的乙醇溶液。其中硅烷试剂可以选择正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷等。
(2)将新配制的硅烷的乙醇溶液，通过喷雾机喷洒到ITO玻璃上。将ITO玻璃置于湿度为20％-60％空气中放置1-3h。之后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃。通过喷雾机喷雾量以及硅烷溶液的浓度，实现“硅岛”结构大小的调控，硅氧烷化合物纳米结构底部长和宽(最长边，最短边)分别位于在5-20nm，高度为0.5-8nm。
第4步：制备发光层。
将量子点的低沸点溶液，例如量子点的正己烷或正辛烷溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120℃干燥成膜。发光层的厚度控制在20-80nm。
第5步：制备空穴传输层。
在ITO玻璃上，分别旋涂空穴传输层(有机物质做空穴传输层可以选择聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(9-乙烯基咔唑)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]中的一种或多种，无机物做空穴传输层可以选择NiO，WO3等)，并干燥成膜。空穴传输层厚度控制在30-80nm。
第6步：制备空穴注入层。
在ITO玻璃，继续旋涂空穴注入层，可以选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)等。
第7步：蒸镀电极。
最后在空穴注入层上引入电极材料，例如蒸镀Al膜，Ag膜或溅射IZO膜，制备QLED器件。阳极的厚度控制在80-120nm。
第8步：器件封装。在紫外光等激发下，加盖封装盖板，引入紫外固化胶对器件进行封装，制备量子点发光二极管。
实施例2：
一种倒置QLED器件结构制备方法：其中电子传输层为氧化锌纳米粒子薄膜，电子传输层与发光层之间具有非周期性排布的岛状硅氧烷化合物纳米结构。如图4所示，具体步骤如下：
第1步：清洗ITO玻璃。
分别采用异丙醇，水，丙酮超声清洗ITO玻璃，并紫外臭氧清洗机处理5-10min，消除玻璃表面的灰尘及有机物。
第2步：制备电子传输层。
将氧化锌纳米粒子(或者铝掺杂氧化锌)的正丁醇溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120度干燥成膜。通过控制旋涂机转速以及锌的前驱体溶液，实现氧化锌纳米膜层厚度的调控，厚度控制在20-100nm。
第3步：引入岛状硅氧烷化合物结构(也可以称作“硅岛”结构)。
(1)配制30mg/mL硅烷的乙醇溶液。其中硅烷试剂可以选择正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷等。
(2)将新配制的硅烷的乙醇溶液，通过喷雾机喷洒到ITO玻璃上。将ITO玻璃于湿度为20％-60％空气中放置1-3h。之后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃。
通过喷雾机喷雾量以及硅烷溶液的浓度，实现“硅岛”结构大小的调控，硅氧烷化合物纳米结构底部长和宽(最长边，最短边)分别位于在5-20nm，高度为0.5-8nm。
第4步：制备发光层。
将量子点的低沸点溶液，例如量子点的正己烷或正辛烷溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120度干燥成膜。发光层的厚度控制在20-80nm。
第5步：制备空穴传输层。
在ITO玻璃上，分别旋涂空穴传输层(有机物质做空穴传输层可以选择聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(9-乙烯基咔唑)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]中的一种或多种，无机物做空穴传输层可以选择NiO，WO3等)，并干燥成膜，空穴传输层厚度控制在30-80nm。
第6步：制备空穴注入层。
在ITO玻璃，继续旋涂空穴注入层，可以选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)等。
第7步：蒸镀电极。
最后在空穴注入层上蒸镀电极材料，例如蒸镀Al膜，Ag膜或溅射IZO膜，制备QLED器件。阳极的厚度控制在80-120nm。
第8步：器件封装。在紫外光等激发下，加盖封装盖板，引入紫外固化胶对器件进行封装，制备量子点发光二极管。
实施例3：
一种倒置QLED器件结构制备方法：其中电子传输层为氧化锌纳米粒子薄膜或氧化锌薄膜，电子传输层与发光层之间具有周期性排布的条状硅氧烷化合物纳米结构。如图5所示，具体步骤如下：
第1步：清洗ITO玻璃。
分别采用异丙醇，水，丙酮超声清洗ITO玻璃，并紫外臭氧清洗机处理10min，消除玻璃表面的灰尘及有机物。
第2步：制备电子传输层膜层。
将氧化锌纳米粒子(或者铝掺杂氧化锌)的正丁醇溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120度干燥成膜。通过控制旋涂机转速以及锌的前驱体溶液，实现氧化锌纳米膜层厚度的调控，厚度控制在20-100nm。
第3步：光刻法引入具有周期性排布的岛状硅氧烷化合物(也称作“硅岛”结构)。
(1)旋涂正性光刻胶。将100-150uL光刻胶(正胶)滴加到上述ITO玻璃上，转速选择500-4000rpm，在ITO玻璃上涂布一层光刻胶，并置于50-200℃热台上加热成膜。正性光刻胶由基体材料(酚醛树脂)以及感光剂(重氮醌)构成。
(2)选定目标区域对位曝光。采用紫外光，对ITO玻璃的特定区域照射(掩膜版曝光)，曝光时间10-120min。
(3)旋涂硅烷前体液并水解成膜。
(a)配制30mg/mL硅烷的乙醇溶液。其中硅烷试剂可以选择正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷等。
(b)将新配制的硅烷的乙醇溶液，通过旋涂到ITO玻璃上。将ITO玻璃于湿度为20％-60％空气中放置1-3h。之后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃。通过硅烷溶液的浓度以及旋涂转速，实现直径在5-20nn，高度为3-15nm。
(4)全曝光。
采用紫外光对上述整个ITO玻璃进行全曝光。
(5)显影。
将经过全曝光的ITO玻璃置于质量分数5％的碱液中(可以选择四甲基氢氧化铵水溶液，氨水等)，浸泡60-150s，之后用去离子水冲洗，并置于50-100℃热台上烤干。并获得具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构。硅氧烷化合物纳米结构底部长和宽(最长边，最短边)分别位于在5-20nm，高度为0.5-8nm。
第4步：制备发光层。
将量子点的低沸点溶液，例如量子点的正己烷或正辛烷溶液，旋涂到上述基底上，并在80-120度干燥成膜。发光层的厚度控制在20-80nm。
第5步：制备空穴传输层。
在ITO玻璃上，分别旋涂空穴传输层(有机物质做空穴传输层可以选择聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(9-乙烯基咔唑)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]中的一种或多种，无机物做空穴传输层可以选择NiO，WO3等)，并干燥成膜，空穴传输层厚度控制在30-80nm。
第6步：制备空穴注入层。
在ITO玻璃，继续旋涂空穴注入层，可以选择聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)等。
第7步：蒸镀电极。
最后在空穴注入层上蒸镀电极材料，例如蒸镀Al膜，Ag膜或溅射IZO膜，制备QLED器件。阳极的厚度控制在80-120nm。
第8步：器件封装。在紫外光等激发下，加盖封装盖板，引入紫外固化胶对器件进行封装，制备量子点发光二极管。

Claims (10)

1.一种倒置QLED器件，其特征在于：该倒置QLED器件为平面层状多膜层结构，所述的平面层状多膜层从下到上分别为：ITO玻璃、电子传输层、分散的硅氧烷化合物纳米结构、发光层、空穴传输层、空穴注入层和金属电极；其中，所述的硅氧烷化合物纳米结构为周期性分布的条状结构或非周期性分布的岛状结构。
2.根据权利要求1所述的一种倒置QLED器件，其特征在于：所述的电子传输层选自氧化锌薄膜、氧化锌纳米粒子、掺杂氧化锌薄膜和掺杂氧化锌纳米粒子的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种倒置QLED器件，其特征在于：所述的发光层为荧光量子点，其尺寸为3-15nm。
4.根据权利要求3所述的一种倒置QLED器件，其特征在于：所述的荧光量子点选自CdTe、CdS、CdSe、ZnSe、InP、CuInS、CuInSe、PbS、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSeS、CdSe/CdS、ZnSe/ZnS、InP/ZnS、CuInS/ZnS、(Zn)CuInS/ZnS、(Mn)CuInS/ZnS、AgInS/ZnS、(Zn)AgInS/ZnS、CuInSe/ZnS、CuInSeS/ZnS、PbS/ZnS，碳量子点，硅量子点，以及有机无机钙钛矿量子点，全无机钙钛矿量子点中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种倒置QLED器件，其特征在于：所述的ITO玻璃中，ITO电极的厚度为80-150nm；所述的电子传输层厚度为20-100nm；发光层厚度为5-40nm；所述的硅氧烷化合物纳米结构底部长和宽均分别为5-20nm，高度为0.5-8nm；所述的空穴传输层厚度为30-80nm；所述的空穴注入层厚度在15-30nm；所述的阴极厚度为80-120nm。
6.权利要求1-5中任意一项所述的倒置QLED器件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)清洗ITO玻璃，消除玻璃表面的灰尘及有机物后作为基底；
2)在所述的基底上制备电子传输层；
3)配制硅烷试剂的醇类溶液，然后通过喷雾机喷洒到覆盖有电子传输层的ITO玻璃上；然后将ITO玻璃于湿度为20％-60％空气中放置1-3h后再置于80-120℃的热台上，于空气中加热10-30min并烤干ITO玻璃，在所述的电子传输层上借助于光刻技术，制备具有周期性排布的条状硅氧烷化合物结构，并且条状结构的距离为介于0-100μm之间，并且成周期性均匀排布；或者在所述的电子传输层上借助于机械喷雾技术，制备具有非周期性排布的岛状硅氧烷化合物结构，并且任意两个岛状结构的距离为介于0-100μm之间；
4)将量子点的低沸点溶液，步骤3)处理后的基底上，并在80-120℃干燥成膜得到发光层；
5)在所述的发光层上先旋涂空穴传输层，并干燥成膜；再旋涂空穴注入层；
6)在所述的空穴注入层上引入电极材料；
7)器件封装。
7.根据权利要求6所述的倒置QLED器件的制备方法，其特征在于：步骤2)中，将电子传输层材料的溶液，如氧化锌纳米粒子或者铝掺杂氧化锌纳米粒子的正丁醇溶液，旋涂到基底上，并在80-120℃干燥成膜；通过控制旋涂机转速以及锌的前驱体溶液，控制氧化锌纳米膜层厚度。
8.根据权利要求6所述的倒置QLED器件的制备方法，其特征在于：所述的硅烷试剂选自正硅酸甲酯，正硅酸乙酯，正硅酸丁酯，三甲基氯硅烷、六甲基二硅氮烷，叔丁基二甲基氯硅烷、三异丙基氯硅烷，二甲基二乙酰氧基硅烷、二叔丁基二氯硅烷，三甲基羟乙基硅烷、甲基二苯基羟乙基硅烷中的任意一种。
9.根据权利要求6所述的倒置QLED器件的制备方法，其特征在于：步骤5)中，所述的空穴传输层为有机物质或者无机物质，当为有机物质时候，选自聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)、聚(9-乙烯基咔唑)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺中的一种或多种的组合；当为无机物质时候，选自NiO和/或WO3；所述的空穴注入层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸。
10.根据权利要求6所述的倒置QLED器件的制备方法，其特征在于：步骤6)中，所述的引入电极是蒸镀Al膜、Ag膜或溅射IZO膜；步骤7)中，所述的器件封装是在紫外等激发下，加盖封装盖板，引入紫外固化胶对器件进行封装，即得倒置QLED器件。
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