CN112599714A - 一种转印图案化量子点制备纳米led的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，在透明导电衬底的ITO层上依次沉积空穴注入层、空穴传输层和图案化量子点薄膜、电子传输层、金属阴极，所述图案化量子点薄膜以转印的方法制备，包括以下步骤：1）预先制备带图案化凹槽的PDMS印章；2）通过LB膜拉膜机生成量子点LB膜；3）将PDMS印章粘附量子点LB膜，使量子点填充满凹槽处，得到图案化的量子点；4）将凹槽处填充了量子点的PDMS印章贴合到空穴传输层上，依次按压、分离PDMS印章，使图案化的量子点被转印到空穴传输层上。该方法可以使QLED器件的像素尺寸缩小至纳米级别，从而获得高亮度、高PPI的显示像素单元。

Description

一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法
技术领域
本发明属于纳米LED制备技术领域，具体涉及一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法。
背景技术
在用于下一代显示器的各种发光材料中，量子点因其独特的光电特性而引人注目，例如高亮度和窄发射光谱、广泛的颜色可调性、高量子产率和良好的稳定性。目前已有广泛的研究来实现实用的电致发光有源矩阵QD发光二极管(ELQLED)。
ELQLED的前景可以进一步扩展到下一代“近眼”设备，如用于虚拟现实(VR)和增强现实(AR)应用的头戴式显示器和智能眼镜，由于观看距离更短，这不可避免地需要每一英寸像素数(PPI)的显著飞跃。像素密度增加后，必须用更宽的色域替换发射材料，以保持准确的色彩表现。考虑到当前智能手机中的子像素特征尺寸在几十微米的范围内，将需要大于150个像素的显示器特征尺寸缩小到亚微米级别以及纳米级别。然而，先前的量子点构图技术在实现具有这种超高分辨率和高保真度水平的均匀像素阵列方面存在局限性。更重要的是，量子点的发光特性在形成图案后经常退化到比较弱的程度，这是一个严重的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，该方法可以使QLED器件的像素尺寸缩小至纳米级别，从而获得高亮度、高PPI的显示像素单元。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，在透明导电衬底的ITO层上依次沉积空穴注入层、空穴传输层和图案化量子点薄膜、电子传输层、金属阴极，所述图案化量子点薄膜以转印的方法制备，包括以下步骤：
1）预先制备带图案化凹槽的PDMS印章；
2）通过LB膜拉膜机生成量子点LB膜；
3）将PDMS印章粘附量子点LB膜，使量子点填充满凹槽处，得到图案化的量子点；
4）将凹槽处填充了量子点的PDMS印章贴合到空穴传输层上，依次按压、分离PDMS印章，使图案化的量子点被转印到空穴传输层上。
进一步地，图案化的量子点被转印到空穴传输层上后，对其进行80℃退火。
进一步地，所述空穴注入层的材料为聚合物PEDOT:PSS、氧化钼、氧化镍、硫氰亚铜中的一种。
进一步地，所述空穴传输层的材料为聚合物TFB、Poly:TPD、PVK中的一种或几种的混合物。
进一步地，所述量子点的材料为CdSe、InP、卤素钙钛矿中的一种。
进一步地，所述电子传输层的材料为ZnO纳米颗粒、掺杂金属阳离子的ZnO纳米颗粒、ZnO纳米颗粒与聚合物的混合体。
进一步地，所述金属阴极的材料为银或铝。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）利用量子点LB膜自组装机理和可图案化的PDMS印章特性，使QLED器件的像素尺寸可缩小至纳米级别，从而获得高亮度、高PPI的显示像素单元，可应用下一代显示。
（2）制备过程安全无污染，不生成副产物，工艺简单易操作。
（3）PDMS印章可以重复利用。
附图说明
图1为本发明实施例中得到的纳米QLED器件的结构示意图；
图2为本发明实施例中转印工艺流程图。
图3为本发明实施例中PDMS印章转印图案化量子点过程的示意图。
图4为本发明实施例一中光学显微镜下观察到的图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，在透明导电衬底的ITO层上依次沉积空穴注入层、空穴传输层和图案化量子点薄膜、电子传输层、金属阴极，得到如图1所示的纳米QLED器件。其中，图案化量子点薄膜以转印的方法制备，如图2、3所示，该制备过程包括以下步骤：
1）预先制备带图案化凹槽的PDMS印章。
2）通过LB膜拉膜机生成量子点LB膜。
3）将PDMS印章粘附量子点LB膜，使量子点填充满凹槽处，得到图案化的量子点。
4）将凹槽处填充了量子点的PDMS印章贴合到空穴传输层上，依次按压、分离PDMS印章，使图案化的量子点被转印到空穴传输层上；
5）对转印到空穴传输层上的图案化的量子点进行80℃退火。
其中，空穴注入层的材料为聚合物PEDOT:PSS、氧化钼、氧化镍、硫氰亚铜中的一种。空穴传输层的材料为聚合物TFB、Poly:TPD、PVK中的一种或几种的混合物。量子点的材料为CdSe、InP、卤素钙钛矿中的一种。电子传输层的材料为ZnO纳米颗粒、掺杂金属阳离子的ZnO纳米颗粒、ZnO纳米颗粒与聚合物的混合体。金属阴极的材料为银或铝。
下面举两个实施例对本发明的工艺流程作更详细的说明。
实施例一
（1）制备带凹槽的PDMS印章：在硅的母模板上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)，然后加热50min使其处于固化状态，退火温度为80℃。再将固化完成后的PDMS从模板上分离。PDMS印章面积为0.8cm2，厚度为0.5mm且每个圆形凹槽直径为500nm，深度为1.5μm。
其中PDMS由液态组成部分和固化剂以10:1质量比例混合，然后将其搅拌10min放入真空干燥箱里抽真空，静置0.5h后取出。
（2）图案化量子点的生成：首先将红色CdSe量子点配成浓度为5mg/ml，溶剂为正己烷的溶液。然后通过LB膜拉膜机生成完整的量子点LB膜。再将预先制备的带凹槽的PDMS印章粘附量子点LB膜，使量子点填充至凹槽处。然后再将上述印章贴合到空穴传输层上，依次按压、分离PDMS印章，使图案化的量子点被转印到空穴传输层上。如图4所示，通过在光学显微镜下观察，可以看到由量子点组成的直径为500nm的像素点。
（3）纳米QLED器件结构依次为ITO层、空穴注入层、空穴传输层、图案化量子点薄膜、电子传输层、金属阴极。其中空穴注入层使用PEDOT:PSS溶液，空穴传输层使用TFB溶液，利用匀胶机旋涂成膜，转速为3000rpm且时间为40s。图案化量子点薄膜通过转印至空穴传输层上，然后电子传输层是将掺杂有机聚合物PVP的ZnO纳米颗粒溶液旋涂成膜，转速为2000rpm且时间为40s。金属阴极通过真空镀膜机沉积100nm的Ag电极。
实施例二
（1）制备带凹槽的PDMS印章：在硅的母模板上涂覆聚二甲基硅氧烷(PDMS)，加热50min使其处于固化状态，退火温度为80℃。再将固化完成后的PDMS从模板上分离。PDMS印章面积为0.8cm2，厚度为0.5mm且每个圆形凹槽直径为400nm，深度为1.2μm。
其中PDMS由液态组成部分和固化剂以10:1质量比例混合，而后将其搅拌10min，然后将其放入真空干燥箱里抽真空，静置0.5h后取出，排出其中溶解的空气。
（2）图案化量子点的生成：首先将红色InP量子点配成浓度为5mg/ml，溶剂为正己烷的溶液。然后通过LB膜拉膜机生成完整的量子点LB膜。再将预先制备的带凹槽的PDMS印章粘附量子点LB膜，使量子点填充至凹槽处。然后再将上述印章贴合到空穴传输层上，依次按压、分离PDMS印章，使图案化的量子点被转印到空穴传输层上。
（3）纳米QLED器件结构层依次为ITO层、空穴注入层、空穴传输层、图案化量子点薄膜、电子传输层、金属阴极。其中空穴注入层使用氧化钼，空穴传输层使用Poly:TPD，利用匀胶机旋涂成膜，转速为3000rpm且时间为40s。图案化量子点薄膜通过转印至空穴传输层上，然后电子传输层是将ZnMgO纳米颗粒溶液旋涂成膜，转速为2000rpm且时间为40s。金属阴极通过真空镀膜机沉积100nm的Al电极。
综上所述，本发明方法制作成本低，制备工艺简单，不仅制备速度快，而且制备的环境无需特殊的要求，在常温常压的大气环境下就可进行。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，在透明导电衬底的ITO层上依次沉积空穴注入层、空穴传输层和图案化量子点薄膜、电子传输层、金属阴极，所述图案化量子点薄膜以转印的方法制备，包括以下步骤：
1）预先制备带图案化凹槽的PDMS印章；
2）通过LB膜拉膜机生成量子点LB膜；
3）将PDMS印章粘附量子点LB膜，使量子点填充满凹槽处，得到图案化的量子点；
4）将凹槽处填充了量子点的PDMS印章贴合到空穴传输层上，依次按压、分离PDMS印章，使图案化的量子点被转印到空穴传输层上。
2.根据权利要求1所述的一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，图案化的量子点被转印到空穴传输层上后，对其进行80℃退火。
3.根据权利要求1所述的一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，所述空穴注入层的材料为聚合物PEDOT:PSS、氧化钼、氧化镍、硫氰亚铜中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，所述空穴传输层的材料为聚合物TFB、Poly:TPD、PVK中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，所述量子点的材料为CdSe、InP、卤素钙钛矿中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，所述电子传输层的材料为ZnO纳米颗粒、掺杂金属阳离子的ZnO纳米颗粒、ZnO纳米颗粒与聚合物的混合体。
7.根据权利要求1所述的一种转印图案化量子点制备纳米LED的方法，其特征在于，所述金属阴极的材料为银或铝。
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