CN111326664A - 量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水 - Google Patents

量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水 Download PDF

Info

Publication number
CN111326664A
CN111326664A CN201811539157.6A CN201811539157A CN111326664A CN 111326664 A CN111326664 A CN 111326664A CN 201811539157 A CN201811539157 A CN 201811539157A CN 111326664 A CN111326664 A CN 111326664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
quantum dot
dot light
acetylacetonate
emitting diode
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.)
Pending
Application number
CN201811539157.6A
Other languages
English (en)
Inventor
金一政
李逸飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Najing Technology Corp Ltd
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
Najing Technology Corp Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU, Najing Technology Corp Ltd filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CN201811539157.6A priority Critical patent/CN111326664A/zh
Publication of CN111326664A publication Critical patent/CN111326664A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/865—Intermediate layers comprising a mixture of materials of the adjoining active layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • 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
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

本发明提供了一种量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水。该量子点发光二极管器件包括依次相邻设置的阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，量子点发光二极管器件还包括界面层，该界面层设置在量子点发光层与电子传输层之间，形成界面层的材料为导电金属螯合物。利用设置导电金属螯合物的界面层不仅可以避免处于电子传输层和发光层界面的激子淬灭，而且具有良好的电子传输特性，进而使量子点发光二极管器件保持应有的发光效率，使量子点发光二极管器件的外量子效率得到提升，同时降低了量子点发光二极管器件的能耗。

Description

量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水
技术领域
本发明涉及量子点技术领域，具体而言，涉及一种量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水。
背景技术
照明和显示是人类社会的重大需求，其能耗是当今社会能源消耗的一大部分。而最早时期的照明采用白炽灯，能源利用率不到10％；即使后来改进的荧光灯照明，能源利用率也只有20～30％；目前的发光二极管(LED)因亮度高，能耗低，产热少，寿命长等优点，无疑会成为新一代的照明光源。
目前已经商业化的半导体量子阱结构LED，高亮度高效率，但是其能耗投入比也很高。这种结构LED一般通过在衬底上外延生长，依靠严格控制的薄膜沉积技术，生产成本很高；另一方面，由于量子阱结构界面晶格匹配问题致使其不可能生产大面积器件，也不能在柔性衬底上生产。为了克服这一问题，随之兴起了有机半导体发光二极管(OLED)，OLED对衬底没有严格要求，在一定程度上降低了生产成本，克服了无机量子阱结构LED器件面积小等问题，也能在柔性衬底上生产。然而OLED也存在缺陷，其器件寿命还不能满足商业化需求，尤其是深红光和蓝光OLED，即使采用了当下最先进的封装技术，其寿命仍较低；同时，OLED的光谱不纯，其电致发光光谱半峰宽超过40纳米，不利于其在显示设备中的应用；此外，OLED在高亮度下的效率下降，寿命降低问题目前没有有效解决方法，大大限制了其在固态照明领域的应用。
最近十年，兴起新一代量子点发光二极管(QLED)，得益于过去二三十年量子点(Quantum dots)合成技术的进步，核壳结构量子点的发光效率可以高达100％；而且量子点的发光光谱容易调节，只要改变量子点尺寸或掺入其它元素，其发光波长可以在所有可见波段调节，并能延伸至近红外波段和近紫外波段，大大增加了其可开发利用的前景。除此之外，量子点发光光谱的半峰宽较窄，一般小于30nm，满足了LED做高性能显示设备的一个重要条件。另外一个重要因素，量子点的光化学稳定性较有机材料有大幅提升，可有效延长LED器件寿命，达到商用要求。同时，量子点发光二极管可通过全溶液工艺大面积加工生产，也可加工在柔性衬底上，大大降低了LED生产成本。
在量子点发光二极管器件中，金属氧化物电子传输层与量子点直接接触会引入非辐射跃迁通道，导致量子点中的激子淬灭，成为降低二极管器件效率的一个主要原因。在电子传输层与量子点层之间插入绝缘层(如PMMA聚合物材料)在一定程度上可以改善这一情况，保持量子点发射性质，但是却会导致电子通过绝缘层隧穿到量子点层中变得困难，导致器件效率无法达到一个最佳值。
发明内容
本发明旨在提供一种量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水，以解决现有技术中量子点发光二极管器件的发光效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种量子点发光二极管器件，包括依次相邻设置的阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，其特征在于，上述量子点发光二极管器件还包括界面层，上述界面层设置在上述量子点发光层与上述电子传输层之间，上述界面层的材料为导电金属螯合物。
进一步地，上述阴极为ITO，仅设置上述阴极、上述电子传输层和上述界面层的上述量子点发光二极管器件的半成品对可见光的透光率大于等于80％。
进一步地，上述导电金属螯合物选自乙酰丙酮锆、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮氧钛和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯中的一种或多种。
进一步地，上述界面层的厚度为0.1～100nm。
进一步地，上述界面层的厚度为0.1～20nm。
进一步地，上述界面层的厚度为0.1～10nm。
进一步地，形成上述电子传输层的材料为无机氧化物或掺杂无机氧化物；优选地，上述无机氧化物选自ZnO、TiO2、SnO、ZrO2和Ta2O3组成的组中任意一种或多种，上述掺杂无机氧化物中掺杂物选自Li、Mg、Al、Cd、In、Cu、Cs、Ga、Gd和8-羟基喹啉铝组成的组中的一种或多种，且上述掺杂物的掺杂比例为0.001～50wt％。
进一步地，上述电子传输层的厚度为40～150nm。
进一步地，上述阴极表面包括聚乙氧基乙烯亚胺层，上述阴极和上述聚乙氧基乙烯亚胺层通过配位键连接。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于制作量子点发光二极管器件的墨水，包括导电金属螯合物和溶剂，上述溶剂为脂肪醇。
进一步地，上述导电金属鳌合物为乙酰丙酮锆、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮氧钛和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯中的一种或者多种。
应用本发明的技术方案，利用设置导电金属螯合物的界面层不仅可以避免处于电子传输层和发光层界面的激子淬灭，而且具有良好的电子传输特性，进而使量子点发光二极管器件保持应有的发光效率，使量子点发光二极管器件的外量子效率得到提升，同时降低了量子点发光二极管器件的能耗。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的量子点发光二极管器件的剖面结构示意图；
图2示出了实施例1和对比例1的量子点发光二极管器件的不同电压下电流密度和亮度的对比曲线图；
图3示出了实施例1和对比例1的量子点发光二极管器件的不同电压下EQE(外量子效率)和PCE(能量转换效率)的对比曲线图；
图4示出了实施例1重复48次的EQE和PCE柱状统计图；
图5-1示出了对比例1，实施例1，实施例3～6对应的不同电压下的电流密度曲线图；
图5-2示出了对比例1，实施例1，实施例3～6对应的不同电压下的亮度曲线图；
图5-3示出了对比例1，实施例1，实施例3～6对应的不同电压下的EQE曲线图；
图5-4示出了对比例1，实施例1，实施例3～6对应的不同电压下的PCE曲线图；
图6-1示出了实施例1，实施例3～6和对比例1～6的荧光量子效率(PL QY)变化折线图；
图6-2示出了实施例1，实施例3～6和对比例1～6的寿命变化折线图；
图6-3示出了实施例1，实施例3～6和对比例1～6的电流密度变化折线图；
图6-4示出了实施例1，实施例3～6和对比例1～6的开启电压变化折线图；
图6-5示出了实施例1，实施例3～6和对比例1～6的EQE最大值变化折线图；
图6-6示出了实施例1，实施例3～6和对比例1～6的PCE最大值变化折线图；
图7-1示出了对比例1～6的器件在不同电压下对应的电流密度曲线图；
图7-2示出了对比例1～6的器件在不同电压下对应的亮度曲线图；
图7-3示出了对比例1～6的器件在不同电压下对应的EQE曲线图；
图7-4示出了对比例1～6的器件在不同电压下对应的PCE曲线图；
图8示出了实施例7，对比例7～8的PL QY(荧光量子效率)对比图；
图9示出了实施例8和对比例9在不同电压下的电流密度曲线对比图；
图10为实施例9和对比例10的UPS图谱；
图11为实施例9和对比例10的在不同光波长下的透光率变化图；
附图标记：
1、阴极；2、电子传输层；3、界面层；4、量子点发光层；5、空穴传输层；6、阳极。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种量子点发光二极管器件，包括依次相邻设置的阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，量子点发光二极管器件还包括界面层，界面层设置在量子点发光层与电子传输层之间，所述界面层的材料为导电金属螯合物。如图1所示，该量子点发光二极管器件包括依次相邻设置的阴极1、电子传输层2、界面层3、量子点发光层4、空穴传输层5和阳极6。设置界面层不仅可以避免处于电子传输层和发光层界面的激子淬灭(导电金属螯合物使得能量转移过程更弱或者电荷分离作用更弱，因而可以阻挡量子点的淬灭)，而且界面层具有良好的电子传输特性，进而使量子点发光二极管器件保持应有的发光效率，使量子点发光二极管器件的外量子效率得到提升，同时降低了量子点发光二极管器件的能耗。
需要说明的是，在某些文献或资料中，也有将和阳极相邻的第一空穴传输层称为空穴注入层，本申请书不作区分，统称为空穴传输层。同样的，在某些文献或资料中，也有将和阴极相邻的第一电子传输层称为电子注入层，本申请书不作区分，统称为电子传输层。
在一个优选的实施例中，阴极为ITO，仅设置阴极、电子传输层和界面层的量子点发光二极管器件的半成品对可见光的透光率大于等于80％。
在一个优选的实施例中，导电金属螯合物选自乙酰丙酮锆、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮氧钛和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯中的一种或者多种。前述导电金属螯合物具有良好的导电性，且能和相邻功能层和发光层的表面功函数有较好地匹配。
在一些实施例中，界面层的厚度为0.1～100nm。在另一些实施例中，界面层的厚度为0.1～20nm。在一些实施例中，界面层的厚度为0.1～10nm。界面层的厚度可能影响表面功函数，需要结合器件其他功能层的性质综合考虑。相比于聚乙氧基乙烯亚胺界面层的厚度，本申请界面层的材料具有导电性，因而合适的界面层的厚度范围更广，降低了薄膜制备工艺的难度。
在一些实施例中，形成电子传输层2的材料均为无机氧化物或掺杂无机氧化物，无机氧化物选自ZnO、TiO2、SnO和Ta2O3组成的组中的任意一种或多种，掺杂无机氧化物中掺杂物选自Li、Mg、Al、Cd、In、Cu、Cs、Ga、Gd和8-羟基喹啉铝组成的组中的一种或多种，且掺杂物的掺杂比例为0.001～50wt％。其中，上述掺杂比例有利于进一步调控电子传输层2的载流子浓度、迁移率和电导率、能级结构等，实现器件性能提高。
在一些实施例中，电子传输层2的厚度为1～1000nm，更优选40～150nm。
在一些实施例中，上述阴极表面包括聚乙氧基乙烯亚胺层，上述阴极和上述聚乙氧基乙烯亚胺层通过配位键连接。阴极经过聚乙氧基乙烯亚胺(PEIE)修饰，可以降低阴极的功函数，提高电子从阴极注入到电子传输层的效率。
本发明形成空穴传输层5的材料可以采用目前的常规材料，其中优选形成空穴传输层5的材料为HATCN和Spiro-NPB。上述空穴传输层5的厚度为5～1000nm，优选30～100nm。
本发明量子点发光层4中的量子点为II-VI族或III-V族化合物半导体纳米晶，如CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnTe、InAs、InP、GaAs、GaP或它们任何组合而成的核壳结构纳米晶和合金纳米晶。比如采用CdSe核、CdS壳层的量子点，CdSe核的尺寸约在1～10nm范围，CdS壳层尺寸在0～20nm范围内，此CdSe/CdS核壳结构量子点的晶体结构为闪锌矿型(ZB)结构，不同于以往量子点发光二极管中所用的纤锌矿型(WZ)结构的量子点。
本领域技术人员公知的是，不同厚度的量子点发光层的发光效率也会不同，如果量子点发光层很薄，可能造成这层薄膜是漏电的，即电子传输层与空穴传输层直接接触，电子和空穴就不在量子点发光层里复合，不会发光；如果量子点层很厚，载流子传输效率低，也会降低发光效率。在一些实施例中，本发明优选具有上述结构的量子点发光二极管器件的量子点发光层4的厚度为1～500nm，更优选45～200nm。
此外，量子点发光层中的量子点选自红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点组成的组中的任意一种或多种，且其数量或浓度可以依据对发光二极管器件的性能要求进行调节，本发明的量子点发光二极管器件适用于目前的各种量子点，上述红色量子点的波长优选为550～650nm，绿色量子点的波长优选为480～550nm，蓝色量子点的波长优选为400～480nm。
本发明为了使量子点发光层4中的量子点更稳定，优选上述量子点发光层4还包括量子点配体。其中，本领域技术人员公知的量子点配体一般为有机配体，比如巯基类配体、磷酸根类配体或羧酸根类配体，优选巯基类配体。因此在制作量子点发光层4过程中，利用量子点配体将量子点稳定地分散在有机溶剂中，同时量子点配体可以与量子点裸露在表面的原子成键，进而修饰量子点表面的缺陷能级；且量子点与量子点配体的原子成键较强，可以更有效地保护量子点。本领域技术人员应该清楚的是，量子点的表面配体是在合成时引入的，可能存在不止一种配体，各种配体数量比为任意比，在量子点提纯清洗过程中还会脱落，因此通过配体交换，换上与量子点配位更强的配体，会把原始配位弱的配体都取代下来，最后只剩强配位能力的单一配体，这种单一配体的配位，有利于发光二极管器件的重复制备。上述配体的使用可以参照现有技术中配体与量子点的配合使用技术。
在本发明又一种优选的实施例中，上述形成阴极1的材料选自铟锡氧化物(ITO)、氟掺氧化锡(FTO)、铟锌氧化物(IZO)、铝掺氧化锌、镓掺氧化锌、镉掺氧化锌、铜铟氧化物(ICO)、氧化锡(SnO2)、氧化锆、石墨烯、纳米碳管、镍、金、铂和钯组成的组中的一种或多种。阴极层需要合适的厚度。一方面如果薄膜厚度很薄，导电率会变差，不适合做电极，另一方面，如果阴极层过厚，会影响光提取的效率，同时增加成本，本发明根据其他各层的厚度，优选阴极1的厚度为5～1000nm，优选150～300nm。
在本发明又一种优选的实施例中，形成上述阳极6的材料选自Al、LiF/Al、Ca、Ba、Ca/Al、Ag、LiF/Ag、Ca/Ag、BaF2、BaF2/Al、BaF2/Ag、BaF2/Ca/Al、BaF2/Ca/Ag、Mg、Ag：Mg、CsF/Al、CsCO3/Al组成的组中的一种或多种，其中LiF/Al表示LiF层和Al层的复合形成阳极6，Ag：Mg表示Ag和Mg在同一层中形成阳极6。与上述阴极厚度选择原则相似，优选上述阳极6的厚度为5～1000nm，优选100～200nm。
本发明的量子点发光二极管器件还包括衬底，阴极1设置在上述衬底上，且对于衬底的选择没有特殊要求，该衬底可以为玻璃衬底或柔性衬底，其中优选柔性衬底为聚乙烯(PE)膜、聚丙烯(PP)膜、聚苯乙烯(PS)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜、聚对萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜、聚酰亚胺(PI)膜、聚碳酸酯(PC)膜、聚氯乙烯(PVC)膜或聚乙烯醇(PVA)膜。
具有上述结构的量子点发光二极管器件的制作方法采用本领域常规的制作方法即可，优选采用以下制备工艺：依次设置阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、界面层、阴极，每一层的设置工艺都可以通过非溶液工艺或者溶液工艺加工，当选择溶液工艺时，需要选择合适溶剂，使得在每一层上设置另外一层时可以使得下层不被破坏，从而制备多层结构均匀的量子点发光二极管。溶液设置工艺可以采用旋涂、喷涂或印刷技术实施，非溶液设置工艺还可以采用溅射、电子束蒸发、真空蒸镀或化学气相沉积实施。
在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种用于制作量子点发光二极管器件的墨水，包括导电金属螯合物和溶剂，该溶剂为脂肪醇。该墨水用于在电子传输层和量子点发光层之间形成界面层，不仅可以避免处于电子传输层和发光层界面的激子淬灭，而且具有良好的电子传输特性，进而使量子点发光二极管器件保持应有的发光效率，使量子点发光二极管器件的外量子效率得到提升，同时降低了量子点发光二极管器件的能耗。
在一个优选的实施例中，上述导电金属螯合物为乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮氧钛和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯中的一种或者多种。前述导电金属螯合物具有良好的导电性，且能和相邻层的表面功函数有较好地匹配。
以下将结合实施例和对比例进一步说明本发明的有益效果。尽管下述实施例是属于反型器件，但是本发明并不限于用于反型器件，也可以用于正型器件。
实施例1
1)、含ITO透明电极(即阴极)的玻璃衬底的清洗：用去离子水和乙醇清洗且连续超声处理15分钟，然后用氮气枪迅速吹干液体，在氧气等离子体下处理10分钟，以清洁ITO电极表面，并提升ITO电极的功函；并转入手套箱中。
2)、电子传输层的制作，在ITO电极上旋涂一层Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液，其中转速是4000转/分钟，旋涂时间45s，其中Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液中的Zn0.9Mg0.1O纳米晶通过低温溶液工艺合成，尺寸约为5nm的纳米颗粒，分散在乙醇中形成浓度为30mg/mL上述Zn0.9Mg0.1O纳米晶溶液；
3)、界面层的制作：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂乙酰丙酮锆的乙醇溶液，乙酰丙酮锆的浓度在6mg/mL，旋涂转速是2000转/分钟，旋涂时间45s，形成10nm界面层；该界面层的表面功函数为2.7eV。
4)、量子点(QDs)发光层的制作：在界面层上旋涂量子点溶液，其中量子点为CdSe/CdZnS核壳结构，分散在正辛烷中，量子点浓度为15mg/mL，旋涂转速是1500转/分钟，旋涂时间60s；
5)、空穴传输层以及阳极，将旋涂完成的器件放入真空蒸镀腔体，2×10-7torr下，分别蒸镀空穴传输层材料Spiro-NPB和HATCN材料以及蒸镀阳极铝，得到实施例1的量子点发光二极管器件。
实施例2
与实施例1相比，区别点在于对ITO电极表面进行PEIE修饰，0.5mg/mL PEIE乙醇溶液在ITO电极衬底上旋涂，其中旋涂转速是4000转/分钟，旋涂时间45s，使得ITO膜层表面的功函数降低至约4.3eV。
实施例3
与实施例1相比，区别点在于界面层厚度为1nm，乙酰丙酮锆界面层的制作包括：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂乙酰丙酮锆的乙醇溶液，乙酰丙酮锆的浓度在0.5mg/mL，旋涂转速是2000转/分钟，旋涂时间45s，形成界面层。
实施例4
与实施例1相比，区别点在于界面层厚度为5nm，乙酰丙酮锆界面层的制作包括：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂乙酰丙酮锆的乙醇溶液，乙酰丙酮锆的浓度在3mg/mL，旋涂转速是2000转/分钟，旋涂时间45s，形成界面层。
实施例5
与实施例1相比，区别点在于界面层厚度为15nm，乙酰丙酮锆界面层的制作包括：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂乙酰丙酮锆的乙醇溶液，乙酰丙酮锆的浓度在8mg/mL，旋涂转速是2000转/分钟，旋涂时间45s，形成界面层。
实施例6
与实施例1相比，区别点在于界面层厚度为20nm，乙酰丙酮锆界面层的制作包括：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂乙酰丙酮锆的乙醇溶液，乙酰丙酮锆的浓度在10mg/mL，旋涂转速是2000转/分钟，旋涂时间45s，形成界面层。
对比例1
与实施例1相比，区别点在于没有界面层(即0nm)。
对比例2
与实施例1相比，区别点在于界面层的材料是PEIE，制作方法为Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂PEIE的二甲氧基乙醇溶液，其中PEIE溶液的浓度在2mg/mL，旋涂转速是3000转/分钟，旋涂时间45s，形成10nm厚度界面层。
对比例3
与对比例2相比，区别点在于PEIE界面层的厚度是15nm，PEIE界面层制作方法为：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂PEIE的二甲氧基乙醇溶液，PEIE溶液的浓度在3.6mg/mL，旋涂转速是3000转/分钟，旋涂时间45s，形成15nm厚度的界面层。
对比例4
与对比例2相比，区别点在于PEIE界面层的厚度是20nm，PEIE界面层制作方法为：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂PEIE的二甲氧基乙醇溶液，PEIE溶液的浓度在6mg/mL，旋涂转速是3000转/分钟，旋涂时间45s，形成20nm厚度的界面层。
对比例5
与对比例2相比，区别点在于PEIE界面层的厚度是1nm，PEIE界面层制作方法为：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂PEIE的二甲氧基乙醇溶液，PEIE溶液的浓度在0.2mg/mL，转速是3000转/分钟，旋涂时间45s，形成1nm界面层。
对比例6
与对比例2相比，区别点在于PEIE界面层的厚度是5nm，PEIE界面层制作方法为：Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液旋涂完成后，直接旋涂PEIE的二甲氧基乙醇溶液，PEIE溶液的浓度在1mg/mL，转速是3000转/分钟，旋涂时间45s，形成5nm界面层。
实施例7
清洗石英片，接着在石英片上旋涂浓度为30mg/mL的Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液，其中转速是4000转/分钟，旋涂时间45s。再在Zn0.9Mg0.1O薄膜上旋涂6mg/mL的乙酰丙酮锆溶液，其中旋涂转速为2000转/分钟，时间为45s，然后再在其上旋涂量子点溶液，浓度为5mg/mL，其中旋涂转速为2000转/分钟。制备得到石英/Zn0.9Mg0.1O/乙酰丙酮锆/量子点的样品，测得荧光量子产率为76％。
对比例7
清洗石英片，在石英片上旋涂量子点溶液，浓度为5mg/mL，其中旋涂转速为2000转/分钟。制备得到石英/量子点的样品，测得荧光量子产率为81％。
对比例8
清洗石英片，接着在石英片上旋涂浓度为30mg/mL的Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液，其中转速是4000转/分钟，旋涂时间45s，再在其上旋涂量子点溶液，浓度为5mg/mL，其中旋涂转速为2000转/分钟。制备得到石英/Zn0.9Mg0.1O/量子点的样品，测得荧光量子产率为62％。
实施例8
参照实施例1，制作ITO/Al(100nm)/Zn0.9Mg0.1O(60nm)/Zr(acac)4(10nm)/QDs(20nm)/Al(100nm)的器件结构。括号内的数值代表膜层厚度。
对比例9
参照实施例1，制作ITO/Al(100nm)/Zn0.9Mg0.1O(60nm)/QDs(20nm)/Al(100nm)的器件结构。
实施例9
清洗ITO电极衬底，接着在ITO电极衬底上旋涂浓度为30mg/mL的Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液，其中转速是4000转/分钟，旋涂时间45s。再在Zn0.9Mg0.1O薄膜上旋涂6mg/mL的乙酰丙酮锆溶液，其中旋涂转速为2000转/分钟，时间为45s。制备得到石英/Zn0.9Mg0.1O/乙酰丙酮锆的薄膜样品，用紫外电子能谱(Ultraviolet photoelectron spectroscopy，简称UPS)测试，可知其表面功函数为3.4eV。
对比例10
清洗ITO电极衬底，接着在ITO电极衬底上旋涂浓度为30mg/mL的Zn0.9Mg0.1O乙醇溶液，其中转速是4000转/分钟，旋涂时间45s。制备得到ITO/Zn0.9Mg0.1O的薄膜样品，进行UPS测试，可知其表面功函数为3.6eV。
上述实施例和对比例的测试方式如下：
用Agilent Cary 5000光谱仪测试透光图谱。用Edinburgh Instruments FLS920光谱仪测试量子点的PL光谱。使用Edinburgh Instruments FLS920荧光光谱仪，按照时间相关的单光子计数的方法得到时间分辨光谱。样品被405nm脉冲二极管(EPL-405)激发。PLQY绝对值的测试使用了自制的装置，包括一个氙灯、光纤、QE65000分光光度计(OceanOptics)和积分球。用KLA Tencor P-7轮廓仪测试各个膜层厚度。用Thermo ESCALAB-250Xi光谱仪测试UPS，样品放入真空度<10×10-10Torr的高真空腔体中，使用He I(21.22eV)灯照射，实验分辨率为0.1eV。用Keithley 2400和FOIS-1积分球偶联QE-Pro光谱仪(OceanOptics)测试J-L-V曲线，并得到器件的外量子效率和能量转换效率。
从图2可以看出，实施例1的器件的电致发光图谱在624nm为中心接近对称，其半峰宽为26nm，开启电压达到1.8V(驱动电压为1cd m-2)，对比例1的开启电压达到2.4V，在驱动电压为3V的情况下，电流密度为0.2mA cm-2。
从图3可以看出，实施例1：驱动电压为2.3V下EQE达到13.4％；在142cd m-2亮度下，PCE达到了11.1％，且在1000cd m-2亮度下维持10％以上。对比例1在3V电压下，电流强度为0.2mA cm-2，EQE达到7.1％，PCE仅为4.5％。
从图4可以看出，48次重复实施例1，得到EQE平均值为12.3％，相对偏差为2.3％。PCE平均值为10.2％，相对偏差为2.5％。
图5-1至图5-4中，对比例1(图例为正方形)，实施例1(图例为倒三角)，实施例3(图例为圆形)，实施例4(图例为正三角形)，实施例5(图例为菱形)，实施例6(图例为左三角形)对应的在不同电压下的电流密度、亮度、EQE、PCE曲线图；可以看到实施例1的性能是最优的，对比例1的性能是最差的。
图6-1至图6-6示出了实施例1，实施例3～6(1、5、10、15、20nm)和对比例1～6(0、1、5、10、15、20nm)的荧光量子效率(PL QY)、寿命、电流密度、开启电压、EQE最大值、PCE最大值变化折线图；可以看到PEIE作为界面层和乙酰丙酮锆作为界面层，在PL QY、寿命方面相差不大，但在20nm界面层厚度时，PEIE界面层次于乙酰丙酮锆界面层。在电流密度、开启电压、EQE最大值、PCE最大值方面，PEIE界面层性能明显比乙酰丙酮锆差，在界面层厚度越厚的情况下尤为明显。
图7-1至图7-4中，对比例1(图例为正方形)，对比例2(图例为左三角)，对比例3(图例为正三角)，对比例4(图例为圆形)，对比例5(图例为倒三角)，对比例6(图例为菱形)。图5-1至图5-4与图7-1至图7-4进行对比，PEIE界面层与乙酰丙酮锆界面层的性能在较薄厚度下差不多，但是随着界面层厚度增加，PEIE性能下降，可能是因为PEIE厚度增加，PEIE具有绝缘性，导致导电性下降。
从图8看出实施例7的PL QY介于对比例7和对比例8之间，可以证明乙酰丙酮锆作为界面层降低了电子传输层(ETL)和量子点发光层(QDs)之间直接接触带来的激子淬灭。
图9中，实施例8和对比例9为简单器件结构，可以看到对比例9的电流密度-电压曲线低于实施例8，对比例9和实施例8的电流密度差2个数量级。
从图10可以看出，加入乙酰丙酮锆之后，薄膜表面的功函数从3.6eV降低到3.4eV，降低的功函数可以提高电子从电子传输层注入到量子点发光层的效率。
界面层透光率对QLED器件的出光率有影响，因此透光率越大越好。从图11可以看出，实施例9和对比例10的透光率均大于80％，即增加界面层对透光率没有影响。
综上所述，导电金属螯合物形成的界面层，不仅可以避免处于电子传输层和发光层界面的激子淬灭，而且具有良好的电子传输特性，进而使量子点发光二极管器件保持应有的发光效率，使量子点发光二极管器件的外量子效率得到提升，同时降低了量子点发光二极管器件的能耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (11)

1.一种量子点发光二极管器件，包括依次相邻设置的阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，其特征在于，所述量子点发光二极管器件还包括界面层，所述界面层设置在所述量子点发光层与所述电子传输层之间，所述界面层的材料为导电金属螯合物。
2.根据权利要求1所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述阴极为ITO，仅设置所述阴极、所述电子传输层和所述界面层的所述量子点发光二极管器件的半成品对可见光的透光率大于等于80％。
3.根据权利要求1所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述导电金属螯合物选自乙酰丙酮锆、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮氧钛和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯中的一种或者多种。
4.根据权利要求1所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述界面层的厚度为0.1～100nm。
5.根据权利要求4所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述界面层的厚度为0.1～20nm。
6.根据权利要求4所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述界面层的厚度为0.1～10nm。
7.根据权利要求1所述量子点发光二极管器件，其特征在于，形成所述电子传输层的材料为无机氧化物或掺杂无机氧化物；优选地，所述无机氧化物选自ZnO、TiO2、SnO、ZrO2和Ta2O3组成的组中任意一种或多种，所述掺杂无机氧化物中掺杂物选自Li、Mg、Al、Cd、In、Cu、Cs、Ga、Gd和8-羟基喹啉铝组成的组中的一种或多种，且所述掺杂物的掺杂比例为0.001～50wt％。
8.根据权利要求1所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述电子传输层的厚度为40～150nm。
9.根据权利要求1所述量子点发光二极管器件，其特征在于，所述阴极表面包括聚乙氧基乙烯亚胺层，所述阴极和所述聚乙氧基乙烯亚胺层通过配位键连接。
10.一种用于制作量子点发光二极管器件的墨水，其特征在于，包括导电金属螯合物和溶剂，所述溶剂为脂肪醇。
11.根据权利要求10所述墨水，其特征在于，所述导电金属螯合物选自乙酰丙酮锆、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮氧钛和二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯中的一种或者多种。
CN201811539157.6A 2018-12-14 2018-12-14 量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水 Pending CN111326664A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811539157.6A CN111326664A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811539157.6A CN111326664A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111326664A true CN111326664A (zh) 2020-06-23

Family

ID=71166826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811539157.6A Pending CN111326664A (zh) 2018-12-14 2018-12-14 量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111326664A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112635682A (zh) * 2020-12-16 2021-04-09 广东聚华印刷显示技术有限公司 混合物、发光器件及显示装置
WO2022001470A1 (zh) * 2020-06-30 2022-01-06 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管器件及其制备方法、显示面板
CN114171693A (zh) * 2021-11-30 2022-03-11 北京京东方技术开发有限公司 一种量子点发光基板及其制备方法、显示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102270751A (zh) * 2011-07-26 2011-12-07 昆山维信诺显示技术有限公司 一种有机电致磷光发光器件及其制备方法
CN103972416A (zh) * 2014-05-15 2014-08-06 华北电力大学 基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法
CN104064690A (zh) * 2014-06-27 2014-09-24 北京科技大学 具有双层结构电子传输层的有机发光二极管及其制备方法
CN107316942A (zh) * 2017-06-07 2017-11-03 武汉理工大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102270751A (zh) * 2011-07-26 2011-12-07 昆山维信诺显示技术有限公司 一种有机电致磷光发光器件及其制备方法
CN103972416A (zh) * 2014-05-15 2014-08-06 华北电力大学 基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法
CN104064690A (zh) * 2014-06-27 2014-09-24 北京科技大学 具有双层结构电子传输层的有机发光二极管及其制备方法
CN107316942A (zh) * 2017-06-07 2017-11-03 武汉理工大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022001470A1 (zh) * 2020-06-30 2022-01-06 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管器件及其制备方法、显示面板
CN112635682A (zh) * 2020-12-16 2021-04-09 广东聚华印刷显示技术有限公司 混合物、发光器件及显示装置
CN114171693A (zh) * 2021-11-30 2022-03-11 北京京东方技术开发有限公司 一种量子点发光基板及其制备方法、显示装置
CN114171693B (zh) * 2021-11-30 2024-04-16 北京京东方技术开发有限公司 一种量子点发光基板及其制备方法、显示装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11005058B2 (en) Light-emitting device including quantum dots
Yu et al. High-performance perovskite light-emitting diodes via morphological control of perovskite films
Shi et al. High-performance planar green light-emitting diodes based on a PEDOT: PSS/CH 3 NH 3 PbBr 3/ZnO sandwich structure
KR101626525B1 (ko) 합금화된 나노입자 전자 수송층을 포함하는 양자점-발광 소자 및 그 제조방법
Park et al. White emission from polymer/quantum dot ternary nanocomposites by incomplete energy transfer
US9054330B2 (en) Stable and all solution processable quantum dot light-emitting diodes
WO2017128987A1 (zh) 一种钙钛矿光电器件、制备方法及一种钙钛矿材料
Wang et al. High-performance azure blue quantum dot light-emitting diodes via doping PVK in emitting layer
KR101620870B1 (ko) 표면 개질된 산화아연을 전자전달층 물질로 포함하는 발광 다이오드
WO2017076135A1 (zh) 电致发光器件、其制备方法及油墨组合物
CN103904178A (zh) 量子点发光器件
Cheng et al. High‐performance blue quantum dot light‐emitting diodes with balanced charge injection
Ji et al. Highly efficient flexible quantum-dot light emitting diodes with an ITO/Ag/ITO cathode
CN106784392A (zh) 一种复合量子点发光二极管器件及其制备方法
CN111740033B (zh) 一种近红外钙钛矿发光二极管及其制备方法
WO2019091357A1 (zh) 一种混合钙钛矿薄膜的制备方法及其于led的应用
KR101725486B1 (ko) 양자점 발광장치
CA3074241A1 (en) Multiple-layer quantum-dot led and method of fabricating same
Zhong et al. Improved color purity and efficiency of blue quantum dot light-emitting diodes
WO2009106583A1 (en) Electroluminescent device
CN103346221A (zh) 一种无机金属氧化物作为电子传输层的量子点发光二极管及其制备方法
CN111326664A (zh) 量子点发光二极管器件及用于制作其的墨水
Zhu et al. All-solution-processed high-performance quantum dot light emitting devices employing an inorganic thiocyanate as hole injection layer
Alsharafi et al. Boosting the performance of quantum dot light-emitting diodes with Mg and PVP Co-doped ZnO as electron transport layer
Xu et al. Improved efficiency of all-inorganic quantum-dot light-emitting diodes via interface engineering

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200623

RJ01 Rejection of invention patent application after publication