CN110867520B - 一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置，用以避免电子传输层受损，提高量子点发光器件制备良率。本申请实施例提供的一种量子点发光器件，所述量子点发光器件包括：量子点层，位于所述量子点层之上的电子传输层，以及位于所述电子传输层之上的阴极；所述电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构。

Description

一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置。
背景技术
量子点是一种溶液可加工的半导体纳米晶体，具有发光光谱窄、发光波长可调控、光谱纯度高等优点，最有希望成为下一代发光器件的核心部分。量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)就是将量子点作为发光层的制作材料，在不同的导电材料之间引入发光层从而得到所需要波长的光。QLED具有色域高、自发光、启动电压低、响应速度快、寿命长等优点。
针对高分辨率、透明、柔性等显示技术的发展趋势，透明阴极方案为较为匹配的解决方案。但是现有技术中，透明阴极需要以溅射的形式沉积在电子传输层上。电子传输层在溅射过程中容易被破坏，造成浸润式蚀穿或膜的点缺陷，造成漏电。
综上，现有技术QLED制备过程中电子传输层容易受损，造成QLED漏电，影响QLED制备良率。
发明内容
本申请实施例提供了一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置，用以避免电子传输层受损，提高量子点发光器件制备良率。
本申请实施例提供的一种量子点发光器件，所述量子点发光器件包括：量子点层，位于所述量子点层之上的电子传输层，以及位于所述电子传输层之上的阴极；所述电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构。
本申请实施例提供的量子点发光器件，由于电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构，体相异质结构能够对半导体材料进行保护，使得半导体材料的排布更加致密，通过配位作用降低无机半导体纳米粒子表面缺陷态，从而降低半导体材料淬灭发生的概率，避免电子传输层缺陷导致的量子点层发光淬灭，而且在量子点发光器件制备过程中可以避免溅射阴极对电子传输层的破坏，提高量子点发光器件的制备良率，提高量子点发光器件的性能。
可选地，所述聚合物包括刚性基团，和/或，所述聚合物包括下列配位基团之一或其组合：氨基、羟基、羰基。
本申请实施例提供的聚合物包括刚性基团，从而可以保证体相异质结构的稳定性，避免电子传输层在溅射工艺中被破坏。聚合物包括氨基、羟基或羰基等配位基团，从而聚合物可以与半导体材料配位结合。
可选地，所述聚合物包括苯并吡咯烷酮类衍生聚合物。
本申请实施例提供的量子点发光器件，聚合物包括苯并吡咯烷酮类衍生聚合物，苯并吡咯烷酮类衍生聚合物具有可以与半导体材料进行配位的配位基团，使得苯并吡咯烷酮类衍生聚合物与半导体材料混合可以形成稳定的体相异质结构。并且，苯并吡咯烷酮类衍生聚合物包含苯环等刚性基团，从而可以保证与半导体材料形成的体相异质结构的稳定性。
可选地，所述半导体材料为无机半导体材料。
可选地，所述电子传输层的厚度为20纳米～200纳米。
本申请实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法，所述方法包括：
在量子点发光层之上形成电子传输层，其中，所述电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构；
采用溅射工艺在所述电子传输层之上形成阴极。
本申请实施例提供的量子点发光器件的制备方法，形成的电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构，体相异质结构能够对半导体材料进行保护，使得半导体材料的排布更加致密，通过配位作用降低无机半导体纳米粒子表面缺陷态，从而可以降低半导体材料淬灭发生的概率，避免电子传输层缺陷导致的量子点层发光淬灭，而且可以避免形成阴极采用的溅射工艺对电子传输层的破坏，提高量子点发光器件的制备良率，提高量子点发光器件的性能。
可选地，在所述量子点发光层之上形成电子传输层，具体包括：
向所述半导体材料的溶液中加入所述聚合物，采用下列之一或其组合的方式混合均匀：机械搅拌、加热、超声，获得电子传输层溶液；
将所述电子传输层溶液涂覆到所述量子点发光层上，形成电子传输层。
可选地，所述聚合物与所述半导体材料的质量比为1：1～1：10。
本申请实施例提供的一种显示面板，包括本申请实施例提供的上述量子点发光器件。
本申请实施例提供的一种显示装置，包括本申请实施例提供的显示面板。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种苯并吡咯烷酮衍生物的示意图；
图3为本申请实施例提供的另一种苯并吡咯烷酮衍生物的示意图；
图4为本申请实施例提供的一种苯并吡咯烷酮衍生物与氧化锌纳米粒子形成的体相异质结构的示意图；
图5为本申请实施例提供的另一种苯并吡咯烷酮衍生物与氧化锌纳米粒子形成的体相异质结构的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法的示意图；
图7为本申请实施例提供的量子点发光器件A和量子点发光器件B的电压-亮度曲线图；
图8为本申请实施例提供的量子点发光器件A和量子点发光器件B的亮度-电流密度曲线图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种量子点发光器件，如图1所示，所述量子点发光器件包括：量子点层1，位于所述量子点层1之上的电子传输层2，以及位于所述电子传输层2之上的阴极3；所述电子传输层2包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构。
需要说明的是，聚合物与半导体材料混合形成的结构为体相异质结构，体相异质结构能够对半导体材料进行保护，使得半导体材料的排布更加致密，通过配位作用降低无机半导体纳米粒子表面缺陷态，从而可以降低半导体材料淬灭发生的概率。
本申请实施例提供的量子点发光器件，由于电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构，可以通过配位作用降低无机半导体纳米粒子表面缺陷态，从而降低半导体材料淬灭发生的概率，避免电子传输层缺陷导致的量子点层发光淬灭，而且在量子点发光器件制备过程中可以避免溅射阴极对电子传输层的破坏，提高量子点发光器件的制备良率，提高量子点发光器件的性能。
可选地，所述聚合物包括刚性基团，和/或，所述聚合物包括下列配位基团之一或其组合：氨基、羟基、羰基。
本申请实施例提供的聚合物包括刚性基团，刚性基团的分子构型通常不会变化或难以变化，刚性基团通常可以包括共轭芳香环或笼状结构，从而可以保证体相异质结构的稳定性，避免电子传输层在溅射工艺中被破坏，刚性基团例如可以是苯环、金刚烷等。聚合物包括氨基、羟基或羰基等配位基团，从而聚合物可以与半导体材料配位结合，当然，聚合物也可以包括其他可以与有机半导体材料进行配位的基团。具体实施时，可以根据实际选择的半导体材料，选择与之搭配的配位基团以及刚性基团，以及可以根据实际选择的半导体材料，选择与半导体材料具有良好的溶剂兼容性的聚合物，从而便于分散成膜。
可选地，所述聚合物包括苯并吡咯烷酮类衍生聚合物。
本申请实施例提供的量子点发光器件，聚合物包括苯并吡咯烷酮类衍生聚合物，苯并吡咯烷酮类衍生聚合物具有可以与半导体材料进行配位的配位基团，使得苯并吡咯烷酮类衍生聚合物与半导体材料混合可以形成稳定的体相异质结构。并且，苯并吡咯烷酮类衍生聚合物包含苯环等刚性基团，从而可以保证与半导体材料形成的体相异质结构的稳定性。
可选地，与苯并吡咯烷酮类衍生聚合物形成体相异质结构的所述半导体材料为无机半导体材料。
无机半导体材料例如可以是氧化锌纳米粒子(ZnO Nanoparticles，ZnO NPs)，或者金属掺杂的氧化锌纳米粒子，也可以是氧化钛纳米粒子、氧化锡纳米粒子等。
以两种苯并吡咯烷酮衍生物与ZnO NPs为例，对形成的体相异质结构进行举例。聚乙烯丁基苯吡咯烷酮的分子式如图2所示，聚甲氨乙烯丁基苯吡咯烷酮的分子式如图3所示，聚乙烯丁基苯吡咯烷酮与ZnO NPs形成体相异质结构如图4所示，ZnO NPs与羰基配位，在此分子结构中，ZnO NPs与羰基有两种相互作用方式：一种是ZnO NPs的表面裸露的Zn2+离子与羰基形成配位键，另一种是ZnO NPs表面的含有氨基或者羟基的配体端基与羰基形成氢键，氨基甲基苯并吡咯烷酮与ZnO NPs形成体相异质结构如图5所示，ZnO NPs可以与氨基配位或形成氢键，ZnO NPs还可以与羰基配位。
当然，本申请实施例提供的量子点发光器件，半导体材料也可以是有机半导体材料，具体实施时，可以根据实际的有机半导体材料，选择与之搭配的聚合物，以形成体相异质结构。
可选地，所述电子传输层的厚度为20纳米～200纳米。
可选地，如图1所示，本申请实施例提供的量子点发光器件还包括：阳极4，阳极4和量子点发光层1之间的空穴注入层5，以及空穴注入层5与量子点发光层1之间的空穴传输层6。
本申请实施例提供的量子点发光器件，电子传输层包括在阴极与量子点发光层之间具有电子传输功能的膜层，空穴传输层包括在阳极与量子点发光层之间具有空穴传输功能的膜层。
阳极的材料例如可以是氧化铟锡(ITO)/银(Ag)/氧化铟锡的叠层。阴极的材料例如可以是氧化铟锌(IZO)。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种量子点发光器件的制备方法，如图6所示，所述方法包括：
S101、在量子点发光层之上形成电子传输层，其中，所述电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构；
S102、采用溅射工艺在所述电子传输层之上形成阴极。
本申请实施例提供的量子点发光器件的制备方法，形成的电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构，体相异质结构能够对半导体材料进行保护，使得半导体材料的排布更加致密，通过配位作用降低无机半导体纳米粒子表面缺陷态，从而可以降低半导体材料淬灭发生的概率，避免电子传输层缺陷导致的量子点层发光淬灭，而且可以避免形成阴极采用的溅射工艺对电子传输层的破坏，提高量子点发光器件的制备良率，提高量子点发光器件的性能。
可选地，步骤S101在所述量子点发光层之上形成电子传输层，具体包括：
S1011、向所述半导体材料的溶液中加入所述聚合物，采用下列之一或其组合的方式混合均匀：机械搅拌、加热、超声，获得电子传输层溶液；
S1012、将所述电子传输层溶液涂覆到所述量子点发光层上，形成电子传输层。
可选地，所述聚合物与所述半导体材料的质量比为1：1～1：10。
接下来，以聚合物为苯并吡咯烷酮衍生物、半导体材料为ZnO NPs为例，对本申请实施例提供的量子点发光器件的制备方法进行举例说明。量子点发光器件的制备方法包括如下步骤：
S201、形成反射阳极；
具体的，例如可以采用溅射的方法在玻璃基底上依次形成100纳米(nm)的ITO，100nm的Ag以及20nm的ITO，形成ITO/Ag/ITO反射阳极；
S202、在ITO/Ag/ITO反射阳极上依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层；
具体的，沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层例如可以包括：
将聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)以2000转/分(rpm)的转速沉积到ITO上；
在PEDOT:PSS上旋涂聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(4,4′-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺)(TFB)；
在TFB上旋涂20毫克/毫升(mg/mL)的庚烷溶液的红光量子点；
当然，空穴传输层和量子点发光层的材料可以根据实际需要进行选择；
S203、向ZnO纳米粒子的溶液中加入聚乙烯苯并吡咯烷酮，并搅拌均匀，获得电子传输层溶液；
具体地，例如可以向浓度为2％ZnO纳米粒子乙醇溶液中掺入聚乙烯苯并吡咯烷酮，搅拌均匀，聚乙烯苯并吡咯烷酮与ZnO的质量比例如可以为1：5；
S204、将所述电子传输层溶液涂覆到所述量子点发光层上，形成电子传输层；
具体地，例如可以采用动态旋涂成膜方式将电子传输层溶液沉积到量子点层上，在80摄氏度(℃)氮气(N2)氛围中处理10分钟(min)；
S205、在电子传输层上采用溅射工艺沉积阴极；
具体地，例如可以在0.6标况毫升每分(sccm)的氧气(O2)以及0.6帕(Pa)、40sccm的氩气(Ar)氛围中以射频(Radio Frequency，RF)模式沉积IZO1500秒。
采用上述步骤S201～S205获得的量子点发光器件为量子点发光器件A，为了对量子点发光器件的发光性能进行举例说明，本申请实施例还制备了量子点发光器件B作为对比，其中，量子点发光器件B的制备过程中，在获得电子传输层溶液的步骤中，ZnO纳米粒子的溶液中并不添加聚乙烯苯并吡咯烷酮，后续将不添加聚乙烯苯并吡咯烷酮的电子传输层溶液涂覆到量子点发光层上，而形成阳极到量子点发光层，涂覆电子传输层溶液以及形成阴极的具体工艺与形成量子点发光器件A的工艺相同，在此不再赘述。量子点发光器件A和量子点发光器件B的电致发光性能如图7和图8所示。图7为量子点发光器件的电压-亮度曲线图，从图7中可以看出，相同电压量子点发光器件A的亮度高与量子点发光器件B的亮度。图8为亮度-电流效率曲线，从图8中可以看出，量子点发光器件A的电流密度小于量子点发光器件B的电流密度，因此量子点发光器件A的发光效率大于量子点发光器件B的发光效率。电子传输层包括体相异质结构的量子点发光器件A的发光性能优于电子传输层不包括体相异质结构的量子点发光器件B的发光性能。
本申请实施例提供的一种显示面板，包括本申请实施例提供的上述量子点发光器件。
本申请实施例提供的一种显示装置，包括本申请实施例提供的显示面板。
本申请实施例提供的显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
综上所述，本申请实施例提供的量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置，由于电子传输层包括聚合物与半导体材料形成的体相异质结构，体相异质结构能够对半导体材料进行保护，使得半导体材料的排布更加致密，通过配位作用降低无机半导体纳米粒子表面缺陷态，从而可以降低半导体材料淬灭发生的概率，避免电子传输层缺陷导致的量子点层发光淬灭，而且在量子点发光器件制备过程中可以避免溅射阴极对电子传输层的破坏，提高量子点发光器件的制备良率，提高量子点发光器件的性能。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种量子点发光器件，其特征在于，所述量子点发光器件包括：量子点层，位于所述量子点层之上的电子传输层，以及位于所述电子传输层之上的阴极；所述电子传输层包括聚合物与无机纳米粒子形成的体相异质结构；所述聚合物包括苯并吡咯烷酮类衍生聚合物；所述聚合物与所述无机纳米粒子的质量比为1：1～1：10。
2.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述聚合物包括下列配位基团之一或其组合：氨基、羟基、羰基。
3.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述电子传输层的厚度为20纳米～200纳米。
4.一种权利要求1～3任一项所述的量子点发光器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在量子点发光层之上形成电子传输层，其中，所述电子传输层包括聚合物与无机纳米粒子形成的体相异质结构；
采用溅射工艺在所述电子传输层之上形成阴极。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述量子点发光层之上形成电子传输层，具体包括：
向所述无机纳米粒子的溶液中加入所述聚合物，采用下列之一或其组合的方式混合均匀：机械搅拌、加热、超声，获得电子传输层溶液；
将所述电子传输层溶液涂覆到所述量子点发光层上，形成电子传输层。
6.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的量子点发光器件。
7.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求6所述的显示面板。
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