CN111162183B - 量子点发光二极管及其制备方法与光源结构 - Google Patents
量子点发光二极管及其制备方法与光源结构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111162183B CN111162183B CN201910196226.6A CN201910196226A CN111162183B CN 111162183 B CN111162183 B CN 111162183B CN 201910196226 A CN201910196226 A CN 201910196226A CN 111162183 B CN111162183 B CN 111162183B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- quantum dot
- electron extraction
- dot light
- hole transport
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 title claims abstract description 197
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 168
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 125
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims abstract description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 40
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 31
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 27
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 27
- 238000004770 highest occupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 21
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 claims description 11
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 abstract description 14
- 238000005215 recombination Methods 0.000 abstract description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N cadmium(2+);selenium(2-) Chemical compound [Se-2].[Cd+2] UHYPYGJEEGLRJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- DKHNGUNXLDCATP-UHFFFAOYSA-N dipyrazino[2,3-f:2',3'-h]quinoxaline-2,3,6,7,10,11-hexacarbonitrile Chemical compound C12=NC(C#N)=C(C#N)N=C2C2=NC(C#N)=C(C#N)N=C2C2=C1N=C(C#N)C(C#N)=N2 DKHNGUNXLDCATP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N limonene Chemical compound CC(=C)C1CCC(C)=CC1 XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N molybdenum trioxide Chemical compound O=[Mo](=O)=O JKQOBWVOAYFWKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AWXGSYPUMWKTBR-UHFFFAOYSA-N 4-carbazol-9-yl-n,n-bis(4-carbazol-9-ylphenyl)aniline Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=C1 AWXGSYPUMWKTBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101000837344 Homo sapiens T-cell leukemia translocation-altered gene protein Proteins 0.000 description 1
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 1
- 102100028692 T-cell leukemia translocation-altered gene protein Human genes 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 229940087305 limonene Drugs 0.000 description 1
- 235000001510 limonene Nutrition 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910001953 rubidium(I) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
- H10K50/15—Hole transporting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/14—Carrier transporting layers
- H10K50/16—Electron transporting layers
- H10K50/165—Electron transporting layers comprising dopants
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
本申请涉及量子点发光二极管及其制备方法与光源结构；量子点发光二极管包括阳极、量子点发光层与阴极；所述量子点发光二极管还包括设于所述阳极与所述量子点发光层之间的混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料。上述量子点发光二极管，直接从改进QLED结构出发，通过在阳极与量子点发光层之间设置包含电子提取材料的混合层的创新设计，以引走量子点发光层中过量的电子，从根本上改进了电子过多导致量子点充电的难题，减小了量子点发光层的量子点的充电程度，从而促进电荷平衡，且增大了量子点发光层的荧光寿命和辐射复合效率，进而提高QLED的性能和寿命。
Description
技术领域
本申请涉及有机发光领域，特别是涉及量子点发光二极管及其制备方法与光源结构。
背景技术
由于量子点独特的光学性质，例如发光波长随尺寸和成分连续可调，发光光谱窄，荧光效率高、稳定性好等，基于量子点的电致发光二极管(QLED)在显示领域得到广泛的关注和研究。此外，QLED显示还具有可视角大、对比度高、响应速度快、可柔性等诸多LCD所无法实现的优势，因而有望成为下一代的显示技术。
经过几十年的发展，QLED的性能取得了很大的进展，其中一个很重要的原因是采用了ZnO纳米颗粒作为电子传输材料。这是因为：(1)ZnO具有优异的电子导电性；(2)ZnO的导带底能级与量子点的导带底能级匹配，非常有利于电子注入；(3)ZnO的价带顶能级比量子点的价带顶能级深，具有优异的空穴阻挡和限制能力。但是，基于ZnO电子传输层的QLED存在比较严重的电荷不平衡问题，即电子数量远多于空穴数量，继而导致量子点充电，增加了俄歇复合几率，降低了辐射复合效率，尤其在高亮度或大电流密度下体现的尤为明显。这些不利因素致使QLED效率滚降迅速、使用寿命低下，严重制约了QLED的发展。
为了解决这个问题，传统解决方式包括：设计合金结构的量子点以减小俄歇复合几率；增加type-I型量子点的壳厚或者选择足够宽带隙的壳层材料以阻止电子注入；对ZnO电子传输层进行掺杂以减小其电子导电性；在ZnO电子传输层和量子点发光层之间嵌入绝缘层以阻挡部分电子传输；以及，提高空穴传输材料的空穴导电性以及HOMO能级以提高空穴注入和传输水平等等。这些工作推动了QLED工作机制的深入研究，也都取得了不错的效果。但总体上未完全解决电子过多导致量子点充电的难题。
发明内容
基于此，有必要提供一种量子点发光二极管及其制备方法与光源结构。
一种量子点发光二极管，包括阳极、量子点发光层与阴极；所述量子点发光二极管还包括设于所述阳极与所述量子点发光层之间的混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料。
进一步地，在其中一个实施例中，所述电子提取层的材料的导带底能级或LUMO能级不小于所述量子点发光层的量子点材料的导带底能级。
在其中一个实施例中，所述电子提取材料包括C60、PC71BM、ITO、IZO及/或TiO2。
在其中一个实施例中，所述电子提取材料的电子迁移率大于1×10-3cm2V-1s-1。
在其中一个实施例中，所述电子提取材料的电子迁移率大于1×10-2cm2V-1s-1。
在其中一个实施例中，所述电子提取材料的导带底能级或LUMO能级不小于所述量子点发光层的量子点材料的导带底能级；所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级介于所述空穴传输层的空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间。
在其中一个实施例中，所述混合层包括层叠设置的电子提取层和空穴传输层，所述电子提取层由所述电子提取材料组成，所述空穴传输层由所述空穴传输材料组成，且所述电子提取层位于所述空穴传输层与所述量子点发光层之间。
在其中一个实施例中，所述电子提取层的厚度为1～10nm。
在其中一个实施例中，所述混合层为由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层。
在其中一个实施例中，所述混合层为由所述电子提取材料与所述空穴传输材料均匀混合形成的混合层。
在其中一个实施例中，所述混合层中，所述空穴传输材料与所述电子提取材料的质量比为9.5:0.5至8.5:1.5。
一种量子点发光二极管的制备方法，其包括步骤：在阳极与量子点发光层之间制备混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料。
在其中一个实施例中，所述在阳极与量子点发光层之间制备混合层的步骤，包括：将所述空穴传输材料制备于阳极上形成空穴传输层，在空穴传输层上利用溶液法沉积所述电子提取材料形成电子提取层；或者，将所述空穴传输材料与所述电子提取材料混合，并制备于阳极上形成混合层；或者，将所述电子提取材料制备于量子点发光层上形成电子提取层；在所述电子提取层上利用溶液法沉积所述空穴传输材料形成空穴传输层；或者，将所述空穴传输材料与所述电子提取材料混合，并制备于量子点发光层上形成混合层。
一种光源结构，其包括任一项所述量子点发光二极管。
在其中一个实施例中，所述光源结构为显示装置或固态照明装置。
上述量子点发光二极管，直接从改进量子点发光二极管结构出发，通过在阳极与量子点发光层之间设置包含电子提取材料的混合层的创新设计，以引走量子点发光层中过量的电子，从根本上改进了电子过多导致量子点充电的难题，减小了量子点发光层的量子点的充电程度，从而促进电荷平衡，且增大了量子点发光层的荧光寿命和辐射复合效率，进而提高量子点发光二极管的性能和寿命。
附图说明
图1为本申请一实施例的量子点发光二极管示意图。
图2为本申请另一实施例的量子点发光二极管能级结构示意图。
图3为本申请另一实施例的量子点发光二极管结构示意图。
图4为本申请另一实施例的量子点发光二极管结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/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。
传统量子点发光二极管存在电子过量的问题，导致量子点充电，继而引起俄歇复合，使量子点辐射复合效率下降。因此，本申请从量子点发光二极管结构出发，在空穴传输层和量子点发光层之间引入电子提取层，将量子点发光层中过量的电子导引走，促进量子点发光二极管电荷平衡，以提高量子点发光二极管效率和寿命。在本申请一个实施例中，一种量子点发光二极管，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，所述量子点发光二极管包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一些实施例中，一种量子点发光二极管，包括阳极、量子点发光层与阴极；所述量子点发光二极管还包括设于所述阳极与所述量子点发光层之间的混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料。上述量子点发光二极管，直接从改进量子点发光二极管结构出发，通过在阳极与量子点发光层之间设置包含电子提取材料的混合层的创新设计，以引走量子点发光层中过量的电子，从根本上改进了电子过多导致量子点充电的难题，减小了量子点发光层的量子点的充电程度，从而促进电荷平衡，且增大了量子点发光层的荧光寿命和辐射复合效率，进而提高量子点发光二极管的性能和寿命。
在其中一些实施例中，所述电子提取材料用于转移量子点发光层的电子。在其中一些实施例中，所述空穴传输层包括有机空穴传输层，例如：Poly-TPD、TFB、PVK、TCTA、CBP、NPB、NPD等；在其中一些实施例中，所述空穴传输层包括无机空穴传输层，例如NiO、Cu-doped NiO等；其余实施例以此类推。在其中一些实施例中，所述量子点发光层的量子点包括II-VI族化合物半导体，例如：CdSe、ZnCdS、CdSeS、ZnCdSeS、CdSe/ZnS、CdSeS/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/CdS/ZnS、ZnCdS/ZnS、CdS/ZnS、ZnCdSeS/ZnS等；在其中一些实施例中，所述量子点发光层的量子点包括III-V族化合物半导体，例如：InP、InP/ZnS等；在其中一些实施例中，所述量子点发光层的量子点包括I-III-VI族化合物半导体，例如：CuInS、AgInS、CuInS/ZnS、AnInS/ZnS等；在其中一些实施例中，所述量子点发光层的量子点包括IV族单质半导体，如Si或C或Graphene等；在其中一些实施例中，所述量子点发光层的量子点包括钙钛矿量子点等；其余实施例以此类推。
在其中一些实施例中，所述混合层包括层叠设置的电子提取层和空穴传输层，所述电子提取层由所述电子提取材料组成，所述空穴传输层由所述空穴传输材料组成，且所述电子提取层位于所述空穴传输层与所述量子点发光层之间，即电子提取材料形成一层电子提取层。在其中一个实施例中，如图1所示，电子提取层102设置在空穴传输层101和量子点发光层103之间；进一步地，在其中一些实施例中，所述电子提取材料的导带底能级或LUMO能级不小于所述量子点发光层的量子点材料的导带底能级。其中，HOMO/LUMO属于有机的概念，价带顶/导带底属于无机的概念，无论是HOMO/LUMO，或者是价带顶/导带底，之间的带隙概念都是一样的。所述电子提取材料的导带底能级或者LUMO能级要求比量子点材料的导带底能级深，这样，量子点中过量的电子会自发地、以及在电场作用下向电子提取材料转移，减少量子点层电子数目。在其中一个实施例中，能级结构如图2所示，量子点发光层203的电子易于通过电子提取层202被引走，促进空穴传输层201与量子点发光层203的电荷平衡。由于量子点的导带底能级受其尺寸、成分、表面环境等诸多因素决定，因此，理想情况下，电子提取材料应根据量子点的导带底能级精心挑选或制备。但一般来说，量子点的导带底能级往往在4.0eV左右，因此，所述电子提取材料的导带底能级或LUMO能级应至少大于4.0eV。
所述电子提取材料要求具有良好的电子迁移率，在其中一些实施例中，所述电子提取材料的电子迁移率大于1×10-3cm2V-1s-1。在其中一些实施例中，所述电子提取材料的电子迁移率大于1×10-3cm2V-1s-1。在其中一些实施例中，所述电子提取材料的电子迁移率大于1×10-2cm2V-1s-1。在其中一些实施例中，所述电子提取材料的电子迁移率大于5×10- 2cm2V-1s-1。这样的选择，有利于所述电子提取材料例如其形成的电子提取层提供较好的电子迁移率，以使量子点发光层的电子易于通过电子提取材料被引走。
在其中一些实施例中，所述电子提取材料包括C60、PC71BM、ITO、IZO及/或TiO2。在其中一些实施例中，所述电子提取材料为C60、PC71BM、ITO、IZO或TiO2。在其中一些实施例中，所述电子提取材料包括C60、PC71BM、ITO、IZO及TiO2中的至少二项。在其中一些实施例中，所述电子提取材料包括C60、PC71BM、ITO、IZO及TiO2。C60即足球烯。C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子，它具有60个顶点和32个面，其中12个为正五边形，20个为正六边形。其相对分子质量约为720。PC71BM即苯基-碳71-丁酸甲酯，通常选用[6,6]-苯基-碳71-丁酸甲酯。进一步地，在其中一些实施例中，所述电子提取材料包括质量比例为4:10:1的C60、PC71BM及ITO。
由于所述电子提取材料具有优异的电子导电性，一般而言，其空穴导电性较差。因此，所述电子提取材料不宜过多，同样地，所述电子提取层厚度不宜过厚，在其中一些实施例中，所述电子提取层的厚度为1～10nm。在其中一些实施例中，所述电子提取层的厚度为1、2、3、4、5、6、7、8、9或10nm。如果电子提取层过厚的话，会明显减小空穴的传输和注入，反而降低电子迁移作用；这些都是试验得到的结果。在其中一些实施例中，所述电子提取层的厚度根据所述空穴传输层的厚度或者所述量子点发光层的厚度而设置。
可以理解的是，所述量子点发光二极管还可以包括传统量子点发光二极管的空穴注入层、电子注入层、电子传输层、阳电极与阴电极等。在其中一些实施例中，可以将本发明各实施例应用于传统量子点发光二极管结构中，如图3所示，量子点发光二极管包括顺序叠置的基板301，阳极302，空穴注入层303，空穴传输层304，电子提取层305，量子点发光层306，电子传输层307及阴极308；其余实施例以此类推。这样的设计，有利于结合其他传统结构实现量子点发光二极管。在其中一些实施例中，所述电子传输层包括ZnO以及掺杂的ZnO；其中，掺杂剂包括Al、Mg、Li、Na、Ga、Y等。在其中一些实施例中，所述量子点发光二极管还包括空穴注入层，在其中一些实施例中，所述空穴注入层包括导电聚合物，例如：PEDOT:PSS；在其中一些实施例中，所述空穴注入层包括高功函数的n型半导体，例如：HAT-CN、MoO3、WO3、V2O5、Rb2O等。
为了优化电子提取材料的引入在一定程度上会阻碍空穴传输的问题，所述电子提取材料可以与空穴传输层的空穴传输材料混合，形成一层混合层，其为一层混合结构，该层混合结构中包括电子提取材料、空穴传输材料。在其中一个实施例中，所述混合层为由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层。在其中一些实施例中，所述电子提取材料与空穴传输材料混合设置形成混合层以替代传统的空穴传输层。对于所述混合层，进一步地，在其中一些实施例中，所述混合层中，所述电子提取材料与所述空穴传输材料均匀混合设置。即，所述混合层为由所述电子提取材料与所述空穴传输材料均匀混合形成的混合层。进一步地，在其中一些实施例中，所述混合层中，所述空穴传输材料与所述电子提取材料的质量比为9.5:0.5至8.5:1.5。在其中一些实施例中，所述空穴传输材料与所述电子提取材料的质量比为9.5:0.5；在其中一些实施例中，所述空穴传输材料与所述电子提取材料的质量比为9:1；在其中一些实施例中，所述空穴传输材料与所述电子提取材料的质量比为8.5:1.5；其余实施例以此类推。在其中一些实施例中，如图4所示，量子点发光二极管包括顺序叠置的基板401，阳极402，空穴注入层403，空穴传输材料与电子提取材料形成的混合层404，量子点发光层405，电子传输层406及阴极407；其余实施例以此类推。这样，该混合层既可以传输空穴，又可以提取电子，能够进一步地改善量子点发光二极管性能。在这种情形中，由于大部分电子提取材料可以和量子点发光层直接接触，因此，所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级不再要求介于空穴传输材料的HOMO能级和量子点的价带顶能级之间。进一步地，在其中一些实施例中，所述混合层中所述电子提取材料更靠近所述量子点发光层，亦即，在所述混合层中靠近所述量子点发光层的部分，所述电子提取材料的比例更大，在所述混合层中靠近所述空穴注入层的部分，所述空穴传输材料的比例更大，这样的设计，有利于提升对所述量子点发光层过量的电子的引出效率。进一步地，在其中一些实施例中，所述混合层的厚度为20～100nm；在其中一些实施例中，所述混合层的厚度为20、30、40、50、60、70、80、90或100nm；其余实施例以此类推。
在其中一些实施例中，所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级介于所述空穴传输层的空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间。即，所述电子提取材料为有机材料时，其材料的HOMO能级介于所述空穴传输层的空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间，所述电子提取材料为无机材料时，其材料的价带顶能级介于所述空穴传输层的空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间；其余实施例以此类推。在其中一些实施例中，所述电子提取材料的导带底能级或LUMO能级不小于所述量子点发光层的量子点材料的导带底能级；所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级介于所述空穴传输层的空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间。由于所述电子提取材料位于空穴传输层和量子点发光层之间或者形成混合层，因此从量子点发光二极管能级结构来说，所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级优选介于空穴传输材料的HOMO能级和量子点的价带顶能级之间。进一步地，在其中一些实施例中，所述电子提取材料优选C60及/或PC71BM，因为二者的HOMO能级均在6eV左右，满足上述要求。
在其中一些实施例中，一种量子点发光二极管的制备方法，其包括步骤：在阳极与量子点发光层之间制备混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料。所述量子点发光二极管包括正置结构和倒置结构。在其中一些实施例中，正置型量子点发光二极管的制备方法，包括将所述空穴传输材料制备于阳极上形成空穴传输层，在空穴传输层上利用溶液法沉积所述电子提取材料形成电子提取层，在所述电子提取层上利用溶液法沉积量子点发光层。在其中一些实施例中，正置型量子点发光二极管的制备方法，包括将所述空穴传输材料与所述电子提取材料混合，并制备于阳极上形成混合层，在所述混合层上利用溶液法沉积量子点发光层。在其中一些实施例中，倒置型量子点发光二极管的制备方法，包括将所述电子提取材料制备于量子点发光层上形成电子提取层；在所述电子提取层上利用溶液法沉积所述空穴传输材料形成空穴传输层，在空穴传输层上制备阳极。在其中一些实施例中，倒置型量子点发光二极管的制备方法，包括将所述空穴传输材料与所述电子提取材料混合，并制备于量子点发光层上形成混合层，在混合层上制备阳极。在其中一实施例中，还包括在阳极与所述空穴传输层或所述混合层之间制备空穴注入层。在其中一些实施例中，所述制备方法用于制备任一实施例所述量子点发光二极管。在其中一些实施例中，所述制备方法用于实现任一实施例所述量子点发光二极管的技术特征。
下面给出所述制备方法的一些具体实施例及制备得到的量子点发光二极管。
实施例1：
(1)以透明导电薄膜ITO作为阳极，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积TFB作为空穴传输层，厚度为30nm；
(4)在空穴传输层上利用溶液法沉积C60作为电子提取层，厚度为4nm；
(5)在电子提取层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(6)在量子点发光层上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为40nm；
(7)在电子传输层上蒸镀Ag作为阴极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
实施例2：
(1)以透明导电薄膜ITO作为阳极，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积TFB作为空穴传输层，厚度为30nm；
(4)在空穴传输层上利用溶液法沉积IZO作为电子提取层，厚度为3nm；
(5)在电子提取层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(6)在量子点发光层上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为40nm；
(7)在电子传输层上蒸镀Ag作为阴极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
实施例3：
(1)以透明导电薄膜ITO作为阳极，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积质量比为9:1的TFB:C60作为混合层，厚度为40nm；
(4)在混合层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(5)在量子点发光层上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为40nm；
(6)在电子传输层上蒸镀Ag作为阴极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
实施例4：
(1)以透明导电薄膜ITO作为阳极，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积质量比为9:1的NiO:TiO2作为混合层，厚度为40nm；
(4)在混合层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(5)在量子点发光层上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为40nm；
(6)在电子传输层上蒸镀Ag作为阴极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
对照例：(与实施例1相似，但没有电子提取层)
(1)以透明导电薄膜ITO作为阳极，厚度为50nm；
(2)在阳极上利用溶液法沉积PEDOT:PSS作为空穴注入层，厚度为30nm；
(3)在空穴注入层上利用溶液法沉积TFB作为空穴传输层，厚度为30nm；
(4)在空穴传输层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(5)在量子点发光层上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为40nm；
(6)在电子传输层上蒸镀Ag作为阴极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
实施例1至4及对照例中，涉及相关工艺可采用传统工艺完成。实验室阶段得到结果如下表1所示。
| 实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 对照例 |
| 外量子效率 | 11％ | 10％ | 13％ | 11％ | 7％ |
| T<sub>50</sub>寿命/小时 | 100 | 80 | 150 | 120 | 60 |
| 量子点的荧光寿命/ns | 15 | 15 | 15 | 15 | 10 |
| 辐射复合效率 | 62％ | 60％ | 59％ | 60％ | 39％ |
表1
其中，T50寿命即为绿光量子点材料的寿命；外量子效率ηd采用以下算式计算得到：
下面继续给出所述制备方法的一些具体实施例及制备得到的量子点发光二极管。
实施例5：
(1)以透明导电薄膜ITO作为阴极，厚度为50nm；
(2)在阴极上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为50nm；
(3)在电子传输层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(4)在量子点发光层上利用溶液法沉积质量比为9:1的NiO:TiO2作为混合层，厚度为40nm；
(5)在混合层上利用蒸镀法沉积MoO3作为空穴注入层，厚度为10nm；
(6)在空穴注入层上利用蒸镀法沉积Al作为阳极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
实施例6：
(1)以透明导电薄膜ITO作为阴极，厚度为50nm；
(2)在阴极上利用溶液法沉积ZnO作为电子传输层，厚度为50nm；
(3)在电子传输层上利用溶液法沉积CdSe/ZnS作为量子点发光层，厚度为30nm；
(4)在量子点发光层上利用蒸镀法共蒸沉积质量比为9:1的NPB:C60作为混合层，厚度为40nm；
(5)在混合层上利用蒸镀法沉积HAT-CN作为空穴注入层，厚度为10nm；
(6)在空穴注入层上利用蒸镀法沉积Al作为阳极，厚度为100nm。
得到QLED器件。
可以理解的是，还可以采用其它制备方法制备所述QLED器件，实施例1至6不应被视为对于本申请各实施例的QLED器件的制备限制。
传统工艺技术中，QLED器件的外量子效率一般在6～8％左右；QLED的寿命T50一般为几十小时；QLED器件的量子点的荧光寿命一般在10ns左右；量子点层的辐射复合效率一般小于40％。
而本申请各实施例中，QLED器件的外量子效率可以达到10％及以上；QLED寿命T50可以达到100小时以上；QLED器件的量子点的荧光寿命大约为15ns；量子点层的辐射复合效率达到60％。
因此，本申请各实施例的QLED器件相对于传统QLED器件具有较大的优势。
在其中一些实施例中，一种光源结构，其包括任一实施例所述QLED器件。在其中一些实施例中，所述光源结构为显示装置或固态照明装置。在其中一些实施例中，一种显示结构，其包括任一实施例所述QLED器件。在其中一些实施例中，显示结构包括平面显示结构、弧面显示结构或其组合。这样，直接从改进QLED结构出发，通过增加电子提取层的创新设计，以引走量子点发光层中过量的电子，从根本上改进了电子过多导致量子点充电的难题，减小了量子点发光层的量子点的充电程度，从而促进电荷平衡，且增大了量子点发光层的荧光寿命和辐射复合效率，进而提高QLED的性能和寿命，在此基础上能够有效地提升显示结构的性能和寿命。在其中一些实施例中，一种固态照明装置，其包括任一实施例所述QLED器件。在其中一些实施例中，固态照明装置包括点形固态照明装置、线形固态照明装置、平面固态照明装置或曲面固态照明装置等。在其中一些实施例中，点形固态照明装置包括单点固态照明装置或多点固态照明装置；在其中一些实施例中，线形固态照明装置包括直线形固态照明装置、弧线形固态照明装置或其组合。这样，直接从改进QLED结构出发，通过增加电子提取层的创新设计，以引走量子点发光层中过量的电子，从根本上改进了电子过多导致量子点充电的难题，减小了量子点发光层的量子点的充电程度，从而促进电荷平衡，且增大了量子点发光层的荧光寿命和辐射复合效率，进而提高QLED的性能和寿命，在此基础上能够有效地提升固态照明装置的性能和寿命。
需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的QLED器件及其制备方法与光源结构，通过在QLED器件的空穴传输层和量子点发光层之间引入电子提取层，有效地减少了量子点层中电子数目，减小了量子点的充电程度，增大了量子点层的荧光寿命和辐射复合效率，提高了QLED器件的效率和寿命。
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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种量子点发光二极管，包括阳极、量子点发光层与阴极；其特征在于，所述量子点发光二极管还包括设于所述阳极与所述量子点发光层之间的混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料；
所述电子提取材料的导带底能级或LUMO能级不小于所述量子点发光层的量子点材料的导带底能级；所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级介于所述空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间；
所述混合层为由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层；或者，所述混合层包括层叠设置的电子提取层和空穴传输层，所述电子提取层由所述电子提取材料组成，所述空穴传输层由所述空穴传输材料组成，且所述电子提取层位于所述空穴传输层与所述量子点发光层之间。
2.根据权利要求1所述量子点发光二极管，其特征在于，所述电子提取材料包括C60、PC71BM、ITO、IZO和TiO2中的至少一种；或者，
所述电子提取材料的电子迁移率大于1×10-3cm2V-1s-1。
3.根据权利要求2所述量子点发光二极管，其特征在于，所述电子提取材料包括质量比例为4:10:1的C60、PC71BM及ITO。
4.根据权利要求1所述量子点发光二极管，其特征在于，所述电子提取层的厚度为1~10nm。
5.根据权利要求1所述量子点发光二极管，其特征在于，在由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层中靠近所述量子点发光层的部分，所述电子提取材料的比例更大，在由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层中靠近空穴注入层的部分，所述空穴传输材料的比例更大。
6.根据权利要求1所述量子点发光二极管，其特征在于，由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层中，所述空穴传输材料与所述电子提取材料的质量比为9.5:0.5至8.5:1.5。
7.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：在阳极与量子点发光层之间制备混合层，所述混合层包括电子提取材料和空穴传输材料；
所述电子提取材料的导带底能级或LUMO能级不小于所述量子点发光层的量子点材料的导带底能级；所述电子提取材料的HOMO能级或者价带顶能级介于所述空穴传输材料的HOMO能级与所述量子点发光层的量子点材料的价带顶能级之间；
所述混合层为由所述电子提取材料与所述空穴传输材料混合形成的混合层；或者，所述混合层包括层叠设置的电子提取层和空穴传输层，所述电子提取层由所述电子提取材料组成，所述空穴传输层由所述空穴传输材料组成，且所述电子提取层位于所述空穴传输层与所述量子点发光层之间。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述在阳极与量子点发光层之间制备混合层的步骤，包括：
将所述空穴传输材料制备于阳极上形成空穴传输层，在空穴传输层上利用溶液法沉积所述电子提取材料形成电子提取层；或者，
将所述空穴传输材料与所述电子提取材料混合，并制备于阳极上形成混合层；或者，
将所述电子提取材料制备于量子点发光层上形成电子提取层；在所述电子提取层上利用溶液法沉积所述空穴传输材料形成空穴传输层；或者，
将所述空穴传输材料与所述电子提取材料混合，并制备于量子点发光层上形成混合层。
9.一种光源结构，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述量子点发光二极管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910196226.6A CN111162183B (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 量子点发光二极管及其制备方法与光源结构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910196226.6A CN111162183B (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 量子点发光二极管及其制备方法与光源结构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111162183A CN111162183A (zh) | 2020-05-15 |
| CN111162183B true CN111162183B (zh) | 2022-06-10 |
Family
ID=70555674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910196226.6A Active CN111162183B (zh) | 2019-03-15 | 2019-03-15 | 量子点发光二极管及其制备方法与光源结构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111162183B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114695727A (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-01 | Tcl科技集团股份有限公司 | 光电器件 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012161179A1 (ja) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | 株式会社 村田製作所 | 発光デバイス |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4939284B2 (ja) * | 2007-04-05 | 2012-05-23 | 財団法人山形県産業技術振興機構 | 有機エレクトロルミネッセント素子 |
| US8637854B2 (en) * | 2008-05-16 | 2014-01-28 | Lg Chem, Ltd. | Stacked organic light emitting diode |
| JP2015231018A (ja) * | 2014-06-06 | 2015-12-21 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 有機ｅｌ表示装置 |
| CN106920886A (zh) * | 2016-04-26 | 2017-07-04 | 广东聚华印刷显示技术有限公司 | 有机电致发光器件及其制备方法 |
| CN106098957B (zh) * | 2016-07-14 | 2019-08-02 | Tcl集团股份有限公司 | 一种qled及其制备方法 |
| CN106328822B (zh) * | 2016-11-01 | 2019-11-26 | Tcl集团股份有限公司 | Qled及其制备方法 |
-
2019
- 2019-03-15 CN CN201910196226.6A patent/CN111162183B/zh active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012161179A1 (ja) * | 2011-05-26 | 2012-11-29 | 株式会社 村田製作所 | 発光デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111162183A (zh) | 2020-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111384256B (zh) | 量子点发光二极管及其制备方法 | |
| WO2019105431A1 (zh) | 量子点电致发光器件及显示器 | |
| CN106450013B (zh) | Qled器件 | |
| US20130240847A1 (en) | Monolithic parallel multijunction oled with independent tunable color emission | |
| CN103904178A (zh) | 量子点发光器件 | |
| KR20150121355A (ko) | 표면 개질된 산화아연을 전자전달층 물질로 포함하는 발광 다이오드 | |
| CN106601919A (zh) | 一种混合型发光器件、显示面板及显示装置 | |
| Liu et al. | Cadmium‐doped zinc sulfide shell as a hole injection springboard for red, green, and blue quantum dot light‐emitting diodes | |
| Lin et al. | Enhanced performance of green perovskite quantum dots light-emitting diode based on co-doped polymers as hole transport layer | |
| Liu et al. | Improved performance of inverted quantum dot light-emitting diodes by blending the small-molecule and polymer materials as hole transport layer | |
| CN111540837B (zh) | 量子点发光器件和显示装置 | |
| CN111162183B (zh) | 量子点发光二极管及其制备方法与光源结构 | |
| CN111244298B (zh) | 一种发光器件及显示器 | |
| KR101450858B1 (ko) | 그래핀 산화물을 이용한 유기전계 발광소자 및 그 제조방법 | |
| CN108695438B (zh) | 一种qled器件、显示装置及其制备方法 | |
| CN112331784B (zh) | 薄膜及其应用 | |
| CN116113300A (zh) | 一种发光层、发光器件和显示装置 | |
| CN112786798B (zh) | 发光材料组合物及其应用 | |
| CN108878664A (zh) | 量子点发光二极管及其制备方法与应用 | |
| CN112349853B (zh) | 电致发光器件及其制备方法和显示装置 | |
| CN111490172B (zh) | 发光器件 | |
| Vasanthi et al. | Metal oxide charge transport materials for light emitting diodes-An overview | |
| CN111146347A (zh) | 电致发光器件及其制备方法 | |
| Yang et al. | Efficient Quantum Dot Light-Emitting Diode Enabled by a Thick Inorganic CdS Interfacial Modification Layer | |
| Li et al. | 65‐1: Invited Paper: Enhanced Efficiency of InP‐based Red and Green Quantum‐Dot Light‐emitting Diodes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |