CN112420937B - 有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用 - Google Patents

Abstract

一种有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用，属于发光二极管领域。其中的有机分子包括对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚。固态膜是采用包含金属氧化物的纳米颗粒与所述有机分子的溶液制作薄膜并经退火而成。利用有机分子材料处理金属氧化物，可以使获得固态膜在应用于发光二极管，可以提高发光二极管寿命。

Description

有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用

技术领域

本申请涉及发光二极管领域，具体而言，涉及一种有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用。

背景技术

量子点发光二极管是一种相对新颖的发光二极管器件，但是，其产业化还需要解决众多问题，例如其寿命较短。

发明内容

基于上述的不足，本申请提供了一种有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用，以部分或全部地改善、甚至解决相关技术中的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用。其中的固态膜可被用于制作发光二极管的电子传输层，从而改善发光二极管的使用寿命。

其中的有机分子包括对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚。固态膜是采用包含金属氧化物的纳米颗粒与有机分子的溶液制作薄膜并经退火而成。

可选地，退火的温度为30至150摄氏度。

可选地，有机分子与金属氧化物的纳米颗粒在20至100摄氏度的温度条件下混合。

可选地，在固态膜中，有机分子摩尔用量与金属氧化物的纳米颗粒的质量用量比为0.1～10mmol:100mg。

可选地，在溶液中，金属氧化物的纳米颗粒浓度为5～60mg/ml。

可选地，溶液通过将金属氧化物的纳米颗粒与有机分子分散在极性有机试剂中而制备，且极性有机试剂包括甲醇、乙醇、乙腈、丁醇或异丙醇。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本申请实施例的有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用进行具体说明：

在发光二极管中，可以选择采用金属氧化物作为电子传输层。但是发光二极管在工作过程中会产生热效应，而如果不能有效地散热，该电子传输层的稳定性会明显下降，从而导致发光二极管的寿命缩短。

针对该问题，发明人创造性提出了一种解决方案以改善上述问题。具体而言，在示例中，通过选择一种有机分子，其具有至少一个苯环和至少两个羟基，并将其与金属氧化物混合制作电子传输层。由此获得有机分子改性的金属氧化物膜，并且因此具有提高的热稳定性。此外，有机分子还可以体现一定的绝缘性，从而降低电子迁移率，使其与空穴迁移率更匹配。

其原理可以通过下述阐述被示明：

以金属氧化物为氧化锌、有机分子为对苯二酚为例，两者按照下述反应式进行。

在氧化锌纳米颗粒(溶液)中，氧化锌表面具有大量的羟基，对二苯酚上的羟基分别与氧化锌表面的羟基发生脱水反应，从而形成长链分子。因此，电子在传输过程中要经历更长的距离，并且由于苯环上的π键具有强力吸电子能力，从而在形成固态膜后，电子传输率可以大大降低。

本申请示例中所提及的有机分子包括但不限于对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚。并且，该有机分子可以是前述所列举的分子中的任意一种或任意多种的组合，例如可以是任意两种的组合，或任意三种的组合。例如，有机分子包括对苯二酚和邻二本酚的组合物，或者，对苯二酚、间苯二酚的组合物。当有机分子为多个分子的混合物时，其中各分子可以任意选择的比例进行混合。

对应于上述有机分子，改性金属氧化物的方法是：将有机分子和金属氧化物在溶液状态下混合，再将溶液制作为膜层并退火，从而形成固态膜。需要指出的是，其中的金属氧化物选择为纳米颗粒。金属氧化物可以选择在发光二极管中普遍使用的作为电子传输材料的金属氧化物，例如氧化锌、氧化镍等等。示例中，为将有机分子用有机试剂配制为溶液，然后向其中加入金属氧化物(可以是固体的纳米颗粒物)。

为了改善有机分子与金属氧化物的纳米颗粒混合性，即提高混合的均匀度，将用于制作溶液的溶剂/分散剂加热，并在加热到适当的温度下，将上述物质混入到溶剂中。示例型地，加热的温度可选择控制在20至100摄氏度。例如，39℃、48℃、55℃、61℃、84℃、96℃等等。另外，考虑到避免酚类有机物中的官能团被氧化，加热可以是惰性条件(如氮气气氛或者氩气气氛)下进行。并且，对温度进行控制将是有益的。例如，当温度过高，溶液中的有机试剂(醇类试剂，作为溶剂)挥发过快，加热的温度过低则有机分子与金属氧化物的反应较慢。

进一步地，加热的温度还应当根据溶剂的类型、成分进行选择。示例中，溶剂选择为有机试剂，例如甲醇、乙醇、乙腈、丁醇或异丙醇。

另外，溶液中的有机分子与金属氧化物用量还可以进行适当的限定，例如，在溶液中，金属氧化物的纳米颗粒浓度为5～60mg/ml。或者，还可以通过下述方式进行限定：在退火后形成的固态膜中，有机分子摩尔用量与金属氧化物的纳米颗粒的质量用量比为0.1～10mmol:100mg。

其中，将有机分子和金属氧化物的溶液制作的膜退火的温度可以选择为30至150摄氏度，例如，42℃、58℃、69℃、78℃、90℃、128℃、143℃等等。通过在该温度下退火可以将用以溶解有机分子的有机试剂去除。因此该温度的选择可以根据有机试剂进行适当的选择。

以下结合实施例作进一步的详细描述。

实施例1

1)氧化锌纳米颗粒与对二苯酚有机分子的混合。

取0.5mmol的对二苯酚有机分子溶解在5ml的乙醇溶液中，然后向含有对二苯酚有机分子的乙醇溶液中添加100mg的氧化锌纳米颗粒，在惰性气体保护下50℃加热搅拌30min形成均一的混合溶液备用。

2)利用氧化锌纳米颗粒与对二苯酚有机分子的混合液制备固态膜：

采用旋涂的方式在干净的玻璃基底上利用适当的转速制备一层含有对二苯酚有机分子的氧化锌纳米颗粒固态膜，然后采用80℃对固态膜进行退火。

实施例2至实施例4、对比例1至对比例2按照实施例1的方式实施，区别在于其中的金属氧化物和有机分子的不同，如表1所示。

表1

试验例1

(1)量子点发光二极管器件制备

1)采用ITO玻璃片作为阳极；

2)在步骤(1)形成的阳极上旋涂TFB，TFB的浓度为5-15mg/mL，旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为30s；然后于60-120℃条件下加热处理20-60min，形成厚度为15-60nm的TFB空穴传输层；

3)将CdSe量子点溶液采用转速为2000rpm时间为60s在所述空穴传输层上旋涂，形成量子点发光层；

4)将含有有机分子的金属氧化物纳米颗粒溶液在手套箱中采用转速为2000rpm和时间为60s的条件旋涂沉积，然后60-120℃退火，形成电子传输层；

5)最后在高真空2×10⁴Pa压强下通过一个掩膜版采用热蒸的形式沉积150nm厚的铝电极，形成阴极。

将上述实施例1至实施例4的固态膜，应用于上述制备方法分别制作量子点发光二极管器件(实验组)；将上述对比例1至2的固态膜，利用上述制备方法分别制作红色量子点发光二极管器件(对照组)。

(2)性能测试

将上述实验组和对照组的量子点发光二极管测试其性能，结果如表2所示。

表2

表2中，EQE表示外量子点效率(External Quantum Efficiency))；1000nit@T95表示，量子点发光二极管器件从1000尼特的最大亮度衰减至95％所用的时间。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.有机分子在制备具有改善的热稳定性的固态膜中的应用，所述固态膜被用于制作发光二极管的电子传输层，其特征在于，所述有机分子包括至少一个苯环和至少两个羟基，包括对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚或原花青素，所述固态膜是采用包含金属氧化物的纳米颗粒与所述有机分子的溶液制作薄膜并经退火而成。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述退火的温度为30至150摄氏度。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述有机分子与所述金属氧化物的纳米颗粒在20至100摄氏度的温度条件下混合。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在所述固态膜中，所述有机分子摩尔用量与所述金属氧化物的纳米颗粒的质量用量比为0.1～10mmol:100mg。

5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在所述溶液中，所述金属氧化物的纳米颗粒浓度为5～60mg/ml。

6.根据权利要求1或5所述的应用，其特征在于，所述溶液通过将所述金属氧化物的纳米颗粒与所述有机分子分散在极性有机试剂中而制备，且所述极性有机试剂包括甲醇、乙醇、乙腈、丁醇或异丙醇。