CN111952468A - 基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管及其制备方法,包括:衬底以及设置在所述衬底上的:空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极;所述量子点发光层通过量子点与有机物混合旋涂制备。本发明制备方法新颖,制作成本低,制备工艺简单,其通过在量子点层上旋涂量子点反溶剂去除部分有机物,使得量子点与功能层接触良好的同时有效阻挡了电子传输层和空穴传输层的直接接触,减小了漏电流,使得电子和空穴在量子点层实现了有效的复合,抑制了俄歇复合的发生。可使量子点发光二极管的寿命以及性能大大提高。
Description
技术领域
本发明属于光电材料与器件领域,尤其涉及一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展和社会的进步,信息交流与传递成为了日常生活中必不可少的一部分。显示器件的发展是信息交流与传递的基础,因而它成为了许多光电领域科学家们重点关注的方向。量子点发光二极管器件,因为其优异的电致发光性能、广色域等优点,成为了显示器件里备受瞩目的新星,作为一种最有可能实现实用化的显示器件,成为了众多科学家们研究的对象,在信息交流和传递等领域起着至关重要的作用。随着人们对于图像质量和画质要求的提高,对量子点发光二极管提出了更高的要求。而目前为止,人们主要是提升量子点发光二极管的亮度、外量子效率以及解决其寿命问题。为此人们做了大量的研究和实验,主要是从几个方面入手,一个是通过对量子点表面配体进行改进,从而提升其电流密度,一个是提升空穴传输层迁移率或使得能级更加匹配,从而提升空穴电流注入,另一个是减小电子传输层电流密度使得电子和空穴注入更加平衡。
近年来,为了进一步减小量子点发光二极管的漏电流,改善性能和解决其外量子效率较低等问题,人们试图利用有机层对空穴以及电子电流密度进行控制,减小在电流传输过程中,电子传输层和空穴传输层直接接触产生漏电流,使得量子点发光二极管性能得到显著的提高,这为提升量子点发光二极管的整体性能开辟了另一新的研究方向和可能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足和缺陷,提供一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管及其制备方法,本发明制备方法新颖,制作成本低,制备工艺简单,其通过在量子点层上旋涂量子点反溶剂去除部分有机物,使得量子点与功能层接触良好的同时有效阻挡了电子传输层和空穴传输层的直接接触,减小了漏电流,使得电子和空穴在量子点层实现了有效的复合,抑制了俄歇复合的发生。可使量子点发光二极管的寿命以及性能大大提高。
本发明具体采用以下技术方案:
一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于,包括:衬底以及设置在所述衬底上的:空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极;所述量子点发光层通过量子点与有机物混合旋涂制备。
优选地,所述衬底为图案化的ITO玻璃衬底。
优选地,所述量子点发光层通过量子点与有机物混合旋涂制备后再采用量子点反溶剂旋涂处理。
优选地,所述量子点溶液浓度为10-20mg/ml,有机物掺杂浓度为0.1-5mg/ml。
优选地,旋涂滴加的所述量子点反溶剂的量为10-50μl。
优选地,所述量子点发光层厚度为30-100nm;空穴注入层厚度为10-20nm;空穴传输层厚度为30-40nm;电子传输层厚度为70-80nm;阴极厚度为90-110nm。
一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:配制量子点与有机物的混合溶液:;
步骤S2:选择:图案化的ITO玻璃衬底作为阳极极板;在所述阳极极板上旋涂PEDOT:采用PSS溶液制备空穴注入层,再旋涂TFB溶液作为空穴传输层;
步骤S3:将CdSe量子点溶液掺杂有机物,在所述空穴传输层上旋涂量子点有机物混合溶液制备量子点发光层,退火干燥;
步骤S4:利用量子点反溶剂旋涂去除量子点发光层中部分有机物;
步骤S5:在所述量子点发光层上依次沉积电子传输层和阴极。
优选地,所述量子点溶液浓度为10-20mg/ml,有机物掺杂浓度为0.1-5mg/ml;所述量子点反溶剂的量为10-50μl。
优选地,在步骤S3中,所述量子点发光层的退火时间为10-20min,退火温度为50-100℃。
相较于现有技术,本发明及其优选方案制备方法新颖,制作成本低,制备工艺简单,其通过在量子点层上旋涂量子点反溶剂去除部分有机物,使得量子点与功能层接触良好的同时有效阻挡了电子传输层和空穴传输层的直接接触,减小了漏电流,使得电子和空穴在量子点层实现了有效的复合,抑制了俄歇复合的发生。可使量子点发光二极管的寿命以及性能大大提高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明:
图1为本发明实施例ITO玻璃衬底的结构示意图;
图2为本发明实施例PEDOT:PSS旋涂于ITO的结构示意图;
图3为本发明实施例TFB旋涂于PEDOT:PSS层的结构示意图;
图4为本发明实施例有机物量子点溶液旋涂于TFB层的结构示意图;
图5为本发明实施例旋涂反溶剂后器件的结构示意图;
图6为本发明实施例ZnO旋涂于有机物量子点层的结构示意图;
图7为本发明实施例在ZnO层上蒸镀银电极的结构示意图;
图中:1-玻璃衬底;2-ITO薄膜;3-PEDOT:PSS薄膜;4-TFB薄膜;5-量子点;6-有机层;7-ZnO薄膜;8-Ag电极。
具体实施方式
为让本专利的特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,作详细说明如下:
本实施提供了一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管及其制备方法的具体方案:
如图1所示,其选取具有图案化的ITO基板作为阳极。
如图2、图3所示,依次在基板上旋涂制备空穴注入层、空穴传输层。
如图4所示,取一定浓度的CdSe量子点溶液掺杂有机物,在空穴传输层上旋涂量子点有机物混合溶液制备发光层,退火干燥。较佳地选择量子点溶液浓度为10-20mg/ml,有机物的混合浓度为0.1-5mg/ml。合适的量子点溶液浓度有利于得到膜厚适中的发光层,过薄会引起薄膜分布不均匀,漏电流增大,过厚会影响器件导电性。有机物掺杂浓度过低无法有效填充量子点堆叠的缝隙,但是作为绝缘物质,过量的有机物会极大地影响器件的导电性导致电学性能大幅度下降,后续利用反溶剂去除有机物的难度同样会增加。较佳地,量子点发光层退火时间为10-20min,退火温度为50-100℃。适当的温度和退火时间有利于薄膜的结晶和溶剂挥发。退火时间和温度不足,薄膜中溶液无法充分挥发,薄膜缺陷较多;退火时间过长,温度过高,会导致量子点结构及表面配体破坏,从而影响量子点的光致发光及电致发光性能。之后再利用量子点反溶剂处理发光层薄膜,去除多余的有机物,旋涂的反溶剂的量为10-50μl。
如图5、图6所示,在发光层上旋涂制备电子传输层,再蒸镀阴极。
在上述实例中,基板没有严格限制,可以是玻璃基板等硬质基板,也可以是柔性基板。
在上述实例中,阳极可以为ITO,但不限于此。
在上述实例中,可以采用的空穴传输层材料为TFB,也可以为其他常用空穴传输层材料,空穴传输层厚度为30-40nm。
在上述实例中,可以采用的有机物为包括但不限于PMMA,也可以为其它聚合物。
在上述实例中,可以采用的反溶剂包括但不限于丙酮,可以溶解有机物同时与量子点正交的有机溶剂都可使用。
在上述实例中,电子传输层材料为常用的电子传输层材料,包括但不限于n型ZnO,电子传输层厚度为50-100nm。
在上述实例中,阴极采用常规材料制备,包括金属银和金属铝。阴极的厚度为90-110nm。
本实施例根据以上设计方案,提供了以下具体的制备步骤:
S01.选取具有图案化的ITO薄膜2的玻璃衬底1基板作为阳极。依次在基板上旋涂制备PEDOT:PSS薄膜3作为空穴注入层、TFB薄膜4作为空穴传输层。
S02.取一定浓度的CdSe量子点溶液掺杂有机物,在空穴传输层上旋涂量子点有机物混合溶液制备发光层,退火干燥。其中,量子点5分布在有机层6当中,量子点反溶剂的作用就是为了去除上层的部分有机层6结构,如图4、图5所示。
较佳地,选择量子点溶液浓度为10-20mg/ml,有机物的混合浓度为0.1-5mg/ml。合适的量子点溶液浓度有利于得到膜厚适中的发光层,过薄会引起薄膜分布不均匀,漏电流增大,过厚会影响器件导电性。有机物掺杂浓度过低无法有效填充量子点堆叠的缝隙,但是作为绝缘物质,过量的有机物颗粒会极大地影响器件的导电性导致电学性能大幅度下降,后续利用反溶剂去除有机物的难度同样会增加。较佳地,量子点发光层退火时间为10-20min,退火温度为50-100℃。适当的温度和退火时间有利于薄膜的结晶和溶剂挥发。退火时间和温度不足,薄膜中溶液无法充分挥发,薄膜缺陷较多;退火时间过长,温度过高,会导致量子点结构及表面配体破坏,从而影响量子点的光致发光及电致发光性能。再利用量子点反溶剂处理发光层薄膜,去除多余的有机物,旋涂的反溶剂的量为10-50μl。
S03.如图5、图6所示,在发光层上旋涂制备ZnO薄膜7作为电子传输层,再蒸镀Ag电极8阴极。
具体地,在上述步骤S01中,可以选取ITO导电玻璃一片,先使用去离子水和玻璃水分别超声清洗ITO 15min,而后使用无尘布将ITO擦拭干净,接着分别使用丙酮和乙醇对ITO超声清洗15min,最后在烘箱内烘干。在旋涂薄膜之前,对ITO进行等离子臭氧处理20--30min;空穴传输层和空穴注入层均采用溶液法制备,在电热板上150℃退火20min成膜。
在上述步骤S03中,电子传输层采用溶液法旋涂制备,在电热板上100℃退火10min成膜;阴极采用热蒸镀的方法利用掩膜版制备。
本专利不局限于上述最佳实施方式,任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管及其制备方法,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于,包括:衬底以及设置在所述衬底上的:空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极;所述量子点发光层通过量子点与有机物混合旋涂制备。
2.根据权利要求1所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于:所述衬底为图案化的ITO玻璃衬底。
3.根据权利要求1所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于:所述量子点发光层通过量子点与有机物混合旋涂制备后再采用量子点反溶剂旋涂处理。
4.根据权利要求1所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于:所述量子点溶液浓度为10-20mg/ml,有机物掺杂浓度为0.1-5mg/ml。
5.根据权利要求3所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于:旋涂滴加的所述量子点反溶剂的量为10-50μl。
6.根据权利要求1-5其中任一所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管,其特征在于:所述量子点发光层厚度为30-100nm;空穴注入层厚度为10-20nm;空穴传输层厚度为30-40nm;电子传输层厚度为70-80nm;阴极厚度为90-110nm。
7.一种基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:配制量子点与有机物的混合溶液:;
步骤S2:选择:图案化的ITO玻璃衬底作为阳极极板;在所述阳极极板上旋涂PEDOT:采用PSS溶液制备空穴注入层,再旋涂TFB溶液作为空穴传输层;
步骤S3:将CdSe量子点溶液掺杂有机物,在所述空穴传输层上旋涂量子点有机物混合溶液制备量子点发光层,退火干燥;
步骤S4:利用量子点反溶剂旋涂去除量子点发光层中部分有机物;
步骤S5:在所述量子点发光层上依次沉积电子传输层和阴极。
8.根据权利要求7所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管的制备方法,其特征在于:所述量子点溶液浓度为10-20mg/ml,有机物掺杂浓度为0.1-5mg/ml;所述量子点反溶剂的量为10-50μl。
9.根据权利要求7所述的基于量子点反溶剂去除发光层中有机物量子点发光二极管的制备方法,其特征在于:在步骤S3中,所述量子点发光层的退火时间为10-20min,退火温度为50-100℃。
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