CN111640876B - 一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管，其中，所述复合材料包括量子点以及吸附在所述量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯。由于含氟甲基丙烯酸酯具有较低的折射率，所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在量子点表面后可有效降低复合材料的折射率，进而减少所述复合材料作为发光层在量子点发光二极管中的光损失，最终提高量子点发光二极管的外量子效率。

Description

一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管
技术领域
本发明涉及量子点领域，尤其涉及一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管。
背景技术
量子点作为一种高效能、低成本的发光材料，可用于新一代显示器件。目前相关领域的研究已经取得了相当大的进步，而距离商用还有一定的距离。影响量子点发光二极管（QLED）效率的主要因素有非辐射复合以及器件内部光捕获。目前，量子点材料薄膜的荧光量子效率（PLQE）能达到70%以上，但器件电致发光的峰值外量子效率（EQE）仍普遍低于15%。量子点发光二极管的发光效率损失主要归因于光捕获，这是大多数类型LED中的效率限制因素。由于量子点材料的折射率远高于有机材料的折射率，这导致QLED中的光捕获问题比有机LED的光捕获问题更严重。现有抑制QLED器件内部光捕获的技术手段包括使用衍射光栅、低折射率网格等，这些方法均涉及复杂的制造工艺，且对于提升QLED器件的外量子点效率有限。
因此，现有技术还有待于改进。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管，旨在解决由于现有量子点材料的折射率过高，导致量子点发光二极管的外量子效率较低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种复合材料，其中，包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯。
一种复合材料的制备方法，其中，包括步骤：
提供一种量子点溶液；
在第一温度条件下，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得复合材料。
一种量子点发光二极管，包括阴极、阳极以及设置在阴极和阳极之间的量子点发光层，其中，所述量子点发光层材料为复合材料，所述复合材料包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯。
有益效果：本发明提供的复合材料包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯，由于含氟甲基丙烯酸酯具有较低的折射率，所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在量子点表面后可有效降低复合材料的折射率，进而减少所述复合材料作为发光层在量子点发光二极管中的光损失，最终提高量子点发光二极管的外量子效率。
附图说明
图1为本发明一种复合材料的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在一些实施方式中，提供一种复合材料，其中，所述复合材料包括量子点以及吸附在所述量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯。
由于含氟甲基丙烯酸酯具有较低的折射率，所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在量子点表面后可有效降低复合材料的折射率，进而减少所述复合材料作为发光层在量子点发光二极管中的光损失，最终提高量子点发光二极管的外量子效率。
在一些实施方式中，所述含氟甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和IV-VI族化合物中的一种或多种，但不限于此；所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、 CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、 CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe和CdZnSeSTe中的一种或多种；所述III-V族化合物InP、InAs和InAsP中的一种或多种；所述IV-VI族化合物选自PbS、 PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe和PbSTe中的一种或多种。
在一些实施方式中，还提供一种复合材料的制备方法，其中，如图1所示，包括如下步骤：
S10、提供一种量子点溶液；
S20、在第一温度条件下，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得复合材料。
量子点通常具有较大的比表面积以及很小的表面张力，这使得含氟甲基丙烯酸酯在与量子点溶液混合过程中容易吸附在量子点表面；由于含氟甲基丙烯酸酯具有较低的折射率，所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在量子点表面后可有效降低复合材料的折射率，进而减少所述复合材料作为发光层在量子点发光二极管中的光损失，最终提高量子点发光二极管的外量子效率；由于所述含氟甲基丙烯酸酯属于相对短链的有机物且极性较低，其与量子点结合后既不会影响量子点的溶解性，也不会明显降低量子点的导电性。
在一些实施方式中，所述步骤S10中，所述量子点溶液包括碳原子数为14-25的长链烷烃以及分散在所述碳原子数为14-25的长链烷烃中的量子点。长链烷烃的沸点通常随着碳原子数的增加而增大，所述碳原子数为14-25的长链烷烃的沸点通常大于200℃，这使得所述量子点溶液中的长链烷烃溶剂在200℃以内的温度范围内不易挥发。在一些具体的实施方式中，所述量子点溶液包括十八烯以及分散在十八烯中的量子点。
在一些实施方式中，所述量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和IV-VI族化合物中的一种或多种，但不限于此；所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、 CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、 CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe和CdZnSeSTe中的一种或多种；所述III-V族化合物InP、InAs和InAsP中的一种或多种；所述IV-VI族化合物选自PbS、 PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe和PbSTe中的一种或多种。
在一些实施方式中，所述步骤S20中，在第一温度为80-200℃的条件下，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得复合材料。所述含氟甲基丙烯酸酯在80-200℃的加热条件下，分子运动剧烈，使其更容易吸附在量子点表面；且由于含氟甲基丙烯酸甲酯没有活泼的支链可以与量子点表面原子配位，所以其不会影响量子点表面的其它配体结合，所述含氟甲基丙烯酸酯与量子点表面的结合属于物理吸附。
在一些实施方式中，所述步骤S20中，在第一温度条件下，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合30-120min，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得复合材料。
在一些实施方式中，所述步骤20中，所述含氟甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述步骤S20中，所述量子点溶液的浓度为0.01-0.3M。若浓度过低，则增加实验成本；若浓度过高，则易降低量子点的分散程度，进而降低后续量子点与含氟甲基丙烯酸酯的结合效率。
在一些实施方式中，所述步骤S20中，按照量子点与含氟甲基丙烯酸酯摩尔比为1:5-20的比例，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得复合材料。量子点表面吸附含氟甲基丙烯酸酯的厚度决定了最终复合材料的折射率。若含氟甲基丙烯酸酯与量子点的摩尔比小于5:1，则含氟甲基丙烯酸酯甚至不能充分结合到量子点表面，此时复合材料的折射率变化不大，达不到降低QLED光损失的目的；若含氟甲基丙烯酸酯与量子点的摩尔比大于20:1，则容易使得量子点表面附着的含氟甲基丙烯酸酯厚度过厚，导致复合材料的电阻增大，最终导致以所述复合材料作为发光层的QLED器件发光性能降低。
在一些实施方式中，还提供一种量子点发光二极管，包括阴极、阳极以及设置在阴极和阳极之间的量子点发光层，其中，所述量子点发光层材料为复合材料，所述复合材料包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯。
在一些具体的实施方式中，提供一种量子点发光二极管，包括阳极、设置在阳极表面的空穴传输层、设置在空穴传输层表面的量子点发光层、设置在量子点发光层表面的电子传输层、设置在电子传输层表面的阴极，所述量子点发光层材料为复合材料，所述复合材料包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯。
采用所述复合材料的量子点发光二极管，由于含氟甲基丙烯酸酯具有较低的折射率，所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在量子点表面后可有效降低复合材料的折射率，进而减少所述复合材料作为发光层在量子点发光二极管中的光损失，最终提高量子点发光二极管的外量子效率。
下面通过具体实施例对本发明一种复合材料的制备方法做进一步的解释说明：
实施例1
1）、将0.1 mmol CdZnS/ZnS核壳结构量子点粉末加入10 ml 1-十八烯，室温下脱气20 mins，然后在惰性气氛下搅拌加热至100℃，保温80 mins，待量子点充分溶解，得到量子点-十八烯溶液；
2）、将量子点-十八烯溶液在惰性气氛下降温至80℃，加入10 mmol甲基丙烯酸三氟乙酯，搅拌120 mins制得混合液；将所述混合液冷却至室温，用丙酮和甲苯将产物反复溶解、沉淀，离心提纯，得到复合材料，所述复合材料包括CdZnS/ZnS核壳结构量子点以及吸附在所述CdZnS/ZnS核壳结构量子点表面的甲基丙烯酸三氟乙酯。
实施例2
1）、将0.5 mmol InP/ZnSeS核壳结构量子点-正己烷溶液加入10 ml 1-十八烯，室温下脱气50 mins，然后在惰性气氛下搅拌加热至170℃，保温80 mins，待正己烷充分挥发，得到量子点-十八烯溶液；
2）、将量子点-十八烯溶液在惰性气氛下继续升温至200℃，加入5 mmol甲基丙烯酸十二氟庚酯，搅拌120 mins制得混合液；将所述混合液冷却至室温，用丙酮和甲苯将产物反复溶解、沉淀，离心提纯，得到复合材料，所述复合材料包括InP/ZnSeS核壳结构量子点以及吸附在所述InP/ZnSeS核壳结构量子点表面的甲基丙烯酸十二氟庚酯。
综上所述，本发明提供的复合材料包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯，由于含氟甲基丙烯酸酯具有较低的折射率，所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在量子点表面后可有效降低复合材料的折射率，进而减少所述复合材料作为发光层在量子点发光二极管中的光损失，最终提高量子点发光二极管的外量子效率。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种量子点发光二极管的量子点发光层复合材料，其特征在于，包括量子点以及吸附在所述量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯，其中，所述量子点发光二极管的量子点发光层复合材料由所述量子点与所述含氟甲基丙烯酸酯按照摩尔比为1:5-20的比例混合，使所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面得到，所述含氟甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的量子点发光层复合材料，其特征在于，所述量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和IV-VI族化合物中的一种或多种。
3.一种量子点发光二极管的量子点发光层复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供一种量子点溶液；
在第一温度条件下，按照量子点与含氟甲基丙烯酸酯摩尔比为1:5-20的比例，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得复合材料，其中，所述含氟甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述量子点发光二极管的量子点发光层复合材料的制备方法，其特征在于，所述量子点溶液包括碳原子数为14-25的长链烷烃以及分散在所述碳原子数为14-25的长链烷烃中的量子点。
5.根据权利要求4所述量子点发光二极管的量子点发光层复合材料的制备方法，其特征在于，在第一温度为80-200℃的条件下，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得量子点发光层复合材料。
6.根据权利要求5所述量子点发光二极管的量子点发光层复合材料的制备方法，其特征在于，将所述量子点溶液与含氟甲基丙烯酸酯混合30-120min，使含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面，制得量子点发光层复合材料。
7.根据权利要求3所述量子点发光二极管的量子点发光层复合材料的制备方法，其特征在于，所述量子点溶液的浓度为0.01-0.3M。
8.一种量子点发光二极管，包括阴极、阳极以及设置在阴极和阳极之间的量子点发光层，其特征在于，所述量子点发光层材料为复合材料，所述复合材料包括量子点以及吸附在量子点表面的含氟甲基丙烯酸酯，其中，所述复合材料由所述量子点与所述含氟甲基丙烯酸酯按照摩尔比为1:5-20的比例混合，使所述含氟甲基丙烯酸酯吸附在所述量子点表面得到，所述含氟甲基丙烯酸酯选自甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯中的一种或多种。
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