CN112054127A - 一种量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents

一种量子点发光二极管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种量子点发光二极管及其制备方法，其中，所述量子点发光二极管包括阴极、阳极以及设置在所述阴极和阳极之间的叠层，所述叠层包括层叠设置的电子传输层、界面修饰层以及量子点发光层，所述电子传输层靠近阴极设置，所述量子点发光层靠近阳极设置，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种。本发明通过在量子点发光层和电子传输层之间设置界面修饰层，可有效提高量子点发光层与电子传输层之间的导电性以及成膜均匀性，从而改善量子点发光二极管的发光效率并提升其使用寿命。

Description

一种量子点发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明涉及量子点领域，尤其涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
量子点电致发光作为一种新型的固态照明技术，具有低成本、重量小、响应速度快、色彩饱和度高等优点，其拥有广阔的发展前景，已成为新一代LED照明的重要研究方向之一。
现有量子点发光二极管（QLED）的主要结构通常包括阴极、阳极、空穴/电子传输层以及量子点发光层，由于各层材料的选择和制备流程的优化还不够完善，使得现有量子点发光二极管的发光效率和寿命稳定性还不能够满足生产要求。
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量子点发光二极管及其制备方法，旨在解决由于现有量子点发光二极管的发光效率较低以及寿命稳定性较差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种量子点发光二极管，包括阴极、阳极以及设置在所述阴极和阳极之间的叠层，其中，所述叠层包括依次层叠设置的电子传输层、界面修饰层以及量子点发光层，所述电子传输层靠近阴极设置，所述量子点发光层靠近阳极设置，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种。
一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
在含有阴极的基板上沉积电子传输层；
在电子传输层上沉积界面修饰层，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种；
在界面修饰层上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上制备阳极，制得所述量子点发光二极管；
或者，在含有阳极的基板上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上沉积界面修饰层，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种；
在界面修饰层上沉积电子传输层；
在电子传输层上制备阴极，制得所述量子点发光二极管。
有益效果：本发明提供的量子点发光二极管包括设置在量子点发光层和电子传输层之间的界面修饰层，所述界面修饰层可有效提高量子点发光层与电子传输层之间的导电性以及成膜均匀性，从而改善量子点发光二极管的发光效率并提升其使用寿命。
附图说明
图1为本发明一种量子点发光二极管较佳实施例的结构示意图。
图2为本发明一种量子点发光二极管的制备方法较佳实施例的流程图。
图3为本发明实施例1中量子点发光二极管的结构示意图。
图4为本发明实施例2中量子点发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种量子点发光二极管及其制备方法的制备方法，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。
量子点发光二极管有多种形式，且所述量子点发光二极管分为正型结构和反型结构，在一些实施方式中，所述正型结构的量子点发光二极管包括从下至上层叠设置的基板、阳极、量子点发光层、电子传输层以及阴极。在本发明的又一实施方式中，所述基板可以包括基板、层叠设置在基板表面的阳极和层叠设置在阳极的空穴注入层；在本发明的又一种实施方式中，所述基板可以包括基板、层叠设置在基板表面的阳极、层叠设置在阳极表面的空穴注入层和层叠设置在空穴注入层表面的空穴传输层。
在一些实施方式中，所述反型结构的量子点发光二极管可包括从下往上层叠设置的基板、阴极、量子点发光层以及阳极。在本发明的一种实施方式中，所述基板可以包括基板、层叠设置在基板表面的阴极和层叠设置在阴极表面的电子注入层；在本发明的又一种实施方式中，所述基板可以包括基板、层叠设置在基板表面的阴极、层叠设置在阴极表面的电子注入层和层叠设置在电子注入层表面的电子传输层；在本发明的还一种实施方式中，所述基板可以包括基板、层叠设置在基板表面的阴极、层叠设置在阴极表面的电子注入层、层叠设置在电子注入层表面的电子传输层和层叠设置在电子传输层表面的空穴阻挡层。
本发明的具体实施方式中将主要以如图1所示的正型结构的量子点发光二极管为例进行介绍。具体的，如图1所示，所述正型结构的量子点发光二极管包括从下至上层叠设置的基板10、阳极20、叠层30以及阴极40，所述叠层包括层依次叠设置的电子传输层33、界面修饰层32以及量子点发光层31，所述电子传输层33靠近阴极40设置，所述量子点发光层31靠近阳极设置20，所述界面修饰层32材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种。
本实施例量子点发光二极管通过在量子点发光层和电子传输层之间设 置界面修饰层，可有效提高量子点发光层与电子传输层之间的导电性以及 成膜均匀性，从而改善量子点发光二极管的发光效率并提升其使用寿命所 述。实现上述效果的机理具体如下：
在本实施例中，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一 种或多种，其中PFN的名称为聚[(9,9-二辛基-2,7-芴)-交替-(9,9-双(N,N- 二甲基胺丙基)芴)]，其化学结构式为
Figure RE-GDA0002204470530000041
所述PFN衍生物的化学结构式与PFN的化学结构式类似，通常表现为N原 子上H被其它基团取代，例如，当N原子上的H被Br取代时，则PFN衍生 物为PFN-Br。所述PFN以及PFN衍生物均具有很好的水醇溶性，当在量子 点发光层和电子传输层之间设置所述由PFN或PFN衍生物材料形成的界面 修饰层时，所述界面修饰层可调优量子点发光层的表面疏水性，从而使量 子点发光层与电子传输层之间的接触角达到优选角度，这样可有效提高量 子点发光层和电子传输层之间的导电性以及附着性；进一步的，所述PFN 以及PFN衍生物还具有较好的平面性以及稳定性，在量子点发光层和电子 传输层之间设置所述由PFN或PFN衍生物材料形成的界面修饰层还可有效 钝化量子点的成膜局部缺陷，从而提升量子点发光二极管的成膜均匀性。 本实施例通过在量子点发光层和电子传输层之间设置界面修饰层，可有效 提高量子点发光层与电子传输层之间的导电性以及成膜均匀性，从而改善 量子点发光二极管的发光效率并提升其使用寿命所述。
在一些实施方式中，所述PFN衍生物选自PFN-Br、PFN-I、PFN-OH、PF-EP、PC-P、PF6NO、PFN-S、PFN-OX、PFPE-OH、PFBT-OH、PFNSO、PFNSO-TPA和PFNSO-BT中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述电子传输层材料选自ZnO、TiO2、BaTiO3、掺铝氧化锌、掺锂氧化锌、和掺镁氧化锌中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层材料选自于II-VI族化合物、III-V族化合物和II-III-VI族化合物中的一种或多种，但不限于此；其中，所述II-VI族化合物选自CdSe，CdS，ZnSe，CdS，PbS和PbSe中的一种或多种；所述III-V族化合物选自InP和InAs中的一种或两种；所述II-III-VI族化合物选自CuInS2和AgInS2中的一种或两种。
在一些实施方式中，所述界面修饰层材料的LUMO能级大于量子点发光层材料的LUMO能级且小于电子传输层材料的LUMO能级。当界面修饰层的LUMO能级介于量子点发光层与电子传输层的LUMO能级之间时，此时从阴极出来的电子更容易从电子传输层传输至量子点发光层，从而提升QLED器件的电子迁移率。
在一些具体的实施方式中，当所述量子点发光层材料为CdSe/ZnS核壳量子点，且电子传输层材料为掺铝氧化锌时，所述界面修饰层材料选自PFN、PFN-Br、PFN-I和PFN-OH中的一种或多种。在本实施方式中，所述CdSe/ZnS核壳量子点的LUMO能级为4.0ev，所述掺铝氧化锌的LUMO能级为4.2-4.3ev，而所述PFN、PFN-Br、PFN-I和PFN-OH的LUMO能级均在4.0-4.2之间，此时的QLED器件能有效增强电子的迁移率，从而提升QLED器件的发光效率。
在一些实施方式中，所述界面修饰层的厚度为0.1-5nm，若界面修饰层的厚度过小，则无法有效改善量子点传输层与电子传输层之间的导电性与成膜均匀性；若界面修饰层的厚度过大，则容易降低器件的电子传输效率。
在一些实施方式中，在所述阳极和叠层之间还设置有空穴功能层，所述空穴功能层为空穴传输层；或者所述空穴功能层为空穴注入层；或者所述空穴功能层为空穴传输层和空穴注入层。
在一些实施方式中，所述空穴注入层材料选自PEDOT:PSS和掺有s-MoO3的PEDOT:PSS 中的一种或两种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述空穴传输层材料选自TFB、PVK、Poly-TPD和NPB中的一种或多种，但不限于此。
在一些实施方式中，所述阳极材料为铟掺杂的氧化锡。
在一些实施方式中，所述阴极材料为Al或Ag。
在一些实施方式中，还提供一种如图1所示正型结构的量子点发光二极管的制备方法，其中，如图2所示，包括步骤：
S10、在含有阳极的基板上沉积量子点发光层；
S20、在量子点发光层上沉积界面修饰层，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种；
S30、在界面修饰层上沉积电子传输层；
S40、在电子传输层上制备阴极，制得所述量子点发光二极管。
本发明中，各层制备方法可以是化学法或物理法，其中化学法包括但不限于化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法、共沉淀法中的一种或多种；物理法包括但不限于溶液法（如旋涂法、印刷法、刮涂法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法或条状涂布法等）、蒸镀法（如热蒸镀法、电子束蒸镀法、磁控溅射法或多弧离子镀膜法等）、沉积法（如物理气相沉积法、原子层沉积法、脉冲激光沉积法等）中的一种或多种。
在一些实施方式中，在量子点发光层上沉积界面修饰层后，在90-100℃的条件下对所述界面修饰层进行退火处理，然后在所述界面修饰层上沉积电子传输层。
下面通过实施例对本发明进行详细说明：
实施例1
一种量子点发光二极管，如图3所示，其包括从下至上依次层叠设置的ITO衬底11、空穴注入层12，空穴传输层13、量子点发光层14、界面修饰层15、电子传输层16以及阴极17，其中空穴注入层材料为掺有s-MoO3的PEDOT:PSS，空穴传输层材料为PVK，量子点发光层材料为CdSe/ZnS，电子传输层材料为AZO，阴极材料为Ag。
一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
S11、在ITO衬底上沉积一层PEDOT:PSS: s-MoO3空穴注入层并在空气中进行退火；
S12、于氮气气氛中，在空穴注入层上旋涂一层25nm PVK空穴传输层并在150℃退火；
S13、在空穴传输层上旋涂一层40nm CdSe@ZnS量子点发光层；
S14、在量子点发光层上旋涂一层5nm的 PFN-Br界面修饰层并在90℃退火；
S15、在界面修饰层上以磁控溅射的方法镀上一层40nm AZO电子传输层；
S16、在电子传输层上蒸镀100nm Ag电极；
S17、经封装后得到正置结构QLED器件。
实施例2
一种量子点发光二极管，如图4所示，其包括从下至上依次层叠设置的ITO衬底21、电子传输层22、界面修饰层23、量子点发光层24、空穴传输层25、空穴注入层26以及阳极27，其中，电子传输层材料为ZnO，界面修饰层材料为PFN-I，量子点发光层材料为CdSe/ZnS，空穴传输层材料为Poly-TPD，空穴注入层材料为PEDOT：PSS，阳极为Al。
一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
S21、在ITO衬底上沉积一层50nm 的ZnO电子传输层并在140℃进行退火；
S22、在电子传输层上旋涂一层4nm的 PFN-I界面修饰层并在95℃退火；
S23、在界面修饰层上旋涂一层40nm CdSe@ZnS量子点发光层层并在100℃退火；
S24、在量子点发光层上旋涂一层30nm Poly-TPD空穴传输层并在85℃退火；
S25、在空穴传输层上喷镀一层PEDOT:PSS空穴注入层；
S26、在空穴注入传输层上蒸镀80nm Al电极；
S27、经封装后得到倒置结构QLED器件。
综上所述，本发明提供的量子点发光二极管包括设置在量子点发光层和电子传输层之间的界面修饰层，所述界面修饰层可有效提高量子点发光层与电子传输层之间的导电性以及成膜均匀性，从而改善量子点发光二极管的发光效率并提升其使用寿命。
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 (10)

1.一种量子点发光二极管，包括阴极、阳极以及设置在所述阴极和阳极之间的叠层，其特征在于，所述叠层包括依次层叠设置的电子传输层、界面修饰层以及量子点发光层，所述电子传输层靠近阴极设置，所述量子点发光层靠近阳极设置，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述界面修饰层材料的LUMO能级大于量子点发光层材料的LUMO能级且小于电子传输层材料的LUMO能级。
3.根据权利要求1-2任一所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述PFN衍生物选自PFN-Br、PFN-I、PFN-OH、PF-EP、PC-P、PF6NO、PFN-S、PFN-OX、PFPE-OH、PFBT-OH、PFNSO、PFNSO-TPA和PFNSO-BT中的一种或多种。
4.根据权利要求1-2任一所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述电子传输层材料选自ZnO、TiO2、BaTiO3、掺铝氧化锌、掺锂氧化锌、和掺镁氧化锌中的一种或多种。
5.根据权利要求1-2任一所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层材料选自于II-VI族化合物、III-V族化合物和II-III-VI族化合物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述界面修饰层的厚度为0.1-5nm。
7.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层材料为CdSe/ZnS核壳量子点，电子传输层材料为掺铝氧化锌，所述界面修饰层材料选自PFN、PFN-Br、PFN-I和PFN-OH中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，在所述阳极和叠层之间还设置有空穴功能层，所述空穴功能层为空穴传输层和/或空穴注入层。
9.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
在含有阴极的基板上沉积电子传输层；
在电子传输层上沉积界面修饰层，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种；
在界面修饰层上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上制备阳极，制得所述量子点发光二极管；
或者，在含有阳极的基板上沉积量子点发光层；
在量子点发光层上沉积界面修饰层，所述界面修饰层材料选自PFN以及PFN衍生物中的一种或多种；
在界面修饰层上沉积电子传输层；
在电子传输层上制备阴极，制得所述量子点发光二极管。
10.根据权利要求9所述量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，在电子传输层上沉积界面修饰层后，在90-100℃的条件下对所述界面修饰层进行退火处理；
或者，在量子点发光层上沉积界面修饰层后，在90-100℃的条件下对所述界面修饰层进行退火处理。
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