CN113451519A - 一种量子点发光二极管器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种量子点发光二极管器件及其制备方法，本发明通过纳米压印技术使刻蚀后带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板作为纳米压印的母模板，将母模板的图案转移至量子点发光二极管器件的PEDOT：PSS层上，形成带有第一纳米褶皱结构的PEDOT：PSS层，PEDOT：PSS层能定向地将光发散，使量子点发光二极管器件发出的光更趋近于朗伯发射，使量子点发光二极管器件内部的波导光得到抑制，第一纳米褶皱结构重新将光定向发射到玻璃基板外部，释放了量子点发光二极管器件内部的被捕获的光子，解决了传统的量子点发光二极管存在大量的光子被捕获在量子点发光二极管器件内部的问题。

Description

一种量子点发光二极管器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及量子点发光二极管制造技术领域，特别是涉及一种量子点发光二极管器件及其制备方法。

背景技术

传统的量子点发光二极管采用三明治式多层堆叠结构，虽然QDs(Quantum Dots，量子点)薄膜的量子产率已经高达90％，但是由于氧化铟锡层和有机层的折射率与玻璃基板之间不匹配，内部发光层产生的光子被束缚在氧化铟锡层和有机层之间，使量子点发光二极管器件最高外量子效率仅为20％，可见传统的量子点发光二极管存在大量的光子被捕获在量子点发光二极管器件内部的问题，使得量子点发光二极管器件的外量子效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子点发光二极管器件及其制备方法，以解决传统的量子点发光二极管存在大量的光子被捕获在量子点发光二极管器件内部的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种量子点发光二极管器件，包括：玻璃基板、氧化铟锡层、图案化的PEDOT：PSS层、空穴传输层、量子点层、纳米氧化锌层和铝层；

所述玻璃基板、所述氧化铟锡层、所述图案化的PEDOT：PSS层、所述空穴传输层、所述量子点层、所述纳米氧化锌层和所述铝层由下至上依次设置；

所述图案化的PEDOT：PSS层带有第一纳米褶皱结构；所述图案化的PEDOT：PSS层用于定向地将光发散。

可选的，所述空穴传输层为图案化的空穴传输层；所述图案化的空穴传输层带有第二纳米褶皱结构；所述量子点层为图案化的量子点层；所述图案化的量子点层带有第三纳米褶皱结构；所述第二纳米褶皱结构与所述第一纳米褶皱结构相匹配；所述第三纳米褶皱结构与所述第二纳米褶皱结构相匹配。

一种量子点发光二极管器件制备方法，所述量子点发光二极管器件制备方法包括：

将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷；

将所述固化后的聚二甲基硅氧烷与所述IPS模板进行剥离，得到聚二甲基硅氧烷柔性模板；

将所述聚二甲基硅氧烷柔性模板放入反应离子刻蚀机的刻蚀腔室进行刻蚀第二预设时间，形成带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板；

在PEDOT：PSS溶液中滴加预设浓度的丙三醇，形成PEDOT：PSS丙三醇混合液；

将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡层上，得到PEDOT：PSS薄膜；

将所述带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板和所述PEDOT：PSS薄膜放入纳米压印机进行纳米压印，得到图案化的PEDOT：PSS层；所述图案化的PEDOT：PSS层带有第一纳米褶皱结构；

在所述图案化的PEDOT：PSS层上依次旋涂空穴传输层、量子点层和纳米氧化锌，依次形成图案化的空穴传输层、图案化的量子点层、纳米氧化锌层，之后沉积铝层，形成量子点发光二极管器件；所述图案化的空穴传输层带有第二纳米褶皱结构；所述图案化的量子点层带有第三纳米褶皱结构。

可选的，所述将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷，之前还包括：

将所述IPS模板裁剪为2.5*2.5cm尺寸的正方形结构；

将道康宁DC184的主剂和固化剂按照10:1质量比混合，搅拌30min后，放入真空干燥箱抽真空，静置1小时，形成所述聚二甲基硅氧烷溶液。

可选的，所述将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷，具体包括：

利用乙醇将所述IPS模板进行清洗，将所述聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在清洗后的IPS模板上；

将浇筑后的IPS模板放入真空干燥箱，常温固化12小时，形成固化后的聚二甲基硅氧烷。

可选的，所述反应离子刻蚀机的刻蚀腔室的腔气压为250mTorr，功率为150w；

所述第二预设时间的范围为30s-150s。

可选的，所述丙三醇的预设浓度为1.5wt％。

可选的，所述将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡层上，得到PEDOT：PSS薄膜，具体包括：

将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡上，利用匀胶机以5000rpm的转速旋涂60s，得到所述PEDOT：PSS薄膜。

可选的，所述纳米压印机的压力为10bar，压印温度为80℃，脱模温度为70℃。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过纳米压印技术使刻蚀后带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板作为纳米压印的母模板，将母模板的图案转移至量子点发光二极管器件的PEDOT：PSS层上，形成带有第一纳米褶皱结构的PEDOT：PSS层，PEDOT：PSS层能定向地将光发散，使量子点发光二极管器件发出的光更趋近于朗伯发射，量子点发光二极管器件内部的波导光得到抑制，第一纳米褶皱结构重新将光定向发射到玻璃基板外部，使玻璃基板与空气介质层的电磁场分布明显增强，可以有效的提取多个方向的光子，释放了量子点发光二极管器件内部的被捕获的光子，解决了传统的量子点发光二极管存在大量的光子被捕获在量子点发光二极管器件内部的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的量子点发光二极管器件结构示意图；其中(a)表示量子点发光二极管器件结构示意图，(b)表示在原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)下，图案化的PEDOT:PSS层示意图，(c)表示在AFM下图案化的TFB层示意图，(d)表示在AFM下图案化的QDs层示意图；

图2为本发明提供的量子点发光二极管器件制备方法流程示意图；

图3为本发明提供的量子点发光二极管器件制备方法原理示意图；

图4为本发明提供的反应离子刻蚀机的刻蚀时间从30s提升到150s,纳米褶皱结构的平均深度线性增加趋势示意图；(a)为不同刻蚀时间下褶皱振幅的变化图(b)表示依次为转印30s、60s、90s图案化后PEDOT:PSS层形貌变化图(c)表示依次为转印120s、150s图案化后PEDOT:PSS层形貌变化图；

图5为本发明提供的传统QLED与本发明QLED器件的测试结果示意图，(a)表示传统QLED与本发明QLED器件的电流密度-电压-亮度关系曲线图，(b)表示本发明在不同刻蚀时间下形成的QLED器件与传统QLED器件的电流效率和EQE随电流密度的变化曲线图，(c)表示在3V电压下，传统QLED与本发明QLED器件的电致发光光谱表征图，(d)表示传统QLED与本发明QLED器件在不同角度下的EL强度分布图；

图6为本发明提供的传统QLED与本发明在不同刻蚀时间下形成的QLED器件单载流子器件J-V曲线变化图；

图7为本发明提供的在624nm波长下模拟结果示意图；(a)表示传统QLED器件近场理论模型，(b)表示本发明QLED器件的近场理论模型，(c)表示传统QLED器件远场理论模型，(d)表示本发明QLED器件远场理论模型，(e)表示传统QLED未图案化的PEDOT:PSS基底的远场电磁场分布，(f)表示本发明QLED器件图案化后的PEDOT:PSS基底的远场电磁场分布。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种量子点发光二极管器件及其制备方法，以解决传统的量子点发光二极管存在大量的光子被捕获在量子点发光二极管器件内部的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的量子点发光二极管器件(QLED,Quantum Dot Light EmittingDiodes)结构示意图。(a)表示量子点发光二极管器件结构示意图，(b)表示在原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)下，图案化的PEDOT:PSS层示意图，(c)表示在AFM下图案化的TFB层示意图，(d)表示在AFM下图案化的QDs层示意图。如图1所示，一种量子点发光二极管器件，包括：玻璃基板、氧化铟锡层1(ITO)、图案化的聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)层2、空穴传输层3(TFB)、量子点层4(QDs)、纳米氧化锌层5(ZnO NPs)和铝层6(AL)；

所述玻璃基板、所述氧化铟锡层1、所述图案化的PEDOT：PSS层2、所述空穴传输层3、所述量子点层4、所述纳米氧化锌层5和所述铝层6由下至上依次设置；

所述图案化的PEDOT：PSS层2带有第一纳米褶皱结构；所述图案化的PEDOT：PSS层2用于定向地将光发散。

所述空穴传输层3为图案化的空穴传输层3；所述图案化的空穴传输层3带有第二纳米褶皱结构；所述量子点层4为图案化的量子点层4；所述图案化的量子点层4带有第三纳米褶皱结构；所述第二纳米褶皱结构与所述第一纳米褶皱结构相匹配；所述第三纳米褶皱结构与所述第二纳米褶皱结构相匹配。

本发明通过纳米压印技术使刻蚀后带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板作为纳米压印的母模板，将母模板的图案转移至量子点发光二极管器件的PEDOT：PSS层上，形成带有第一纳米褶皱结构的PEDOT：PSS层。本发明通过在空穴注入层引入带有第一纳米褶皱结构的PEDOT：PSS层，能定向地将光发散，使量子点发光二极管器件发出的光更趋近于朗伯发射，量子点发光二极管器件内部的波导光得到抑制；带有第一纳米褶皱结构的PEDOT：PSS层能重新将光定向发射到玻璃基板外部，使玻璃基板与空气介质层的电磁场分布明显增强，可以有效的提取多个方向的光子，释放了量子点发光二极管器件内部的被捕获的光子。

本发明的PDMS(聚二甲基硅氧烷，PDMS，polydimethylsiloxane)模板主要通过在中间聚合物(IPS)基底上浇筑以10：1质量比的碱性试剂和固化剂混合物，放入真空干燥箱抽真空排除气泡，以80℃固化一小时。剥离PDMS软模板，置于RIE(反应离子刻蚀机，RIE，Reactive ion etching)腔室中以150W的功率分别刻蚀30s,60s,90s,120s,150s形成不同振幅的褶皱形貌。利用纳米压印技术将PDMS模板图案转移到PEDOT:PSS层。下面对量子点发光二极管器件制备方法进行进一步描述：

图2为本发明提供的量子点发光二极管器件制备方法流程示意图；图3为本发明提供的量子点发光二极管器件制备方法原理示意图。如图2、图3所示，一种量子点发光二极管器件制备方法，所述量子点发光二极管器件制备方法包括：

将所述IPS(intermediate ploymer sheet，IPS，中间聚合物片)模板裁剪为2.5*2.5cm尺寸的正方形结构；

将道康宁DC184的主剂和固化剂按照10:1质量比混合，搅拌30min后，放入真空干燥箱抽真空，静置1小时，形成所述聚二甲基硅氧烷溶液。在实际应用中，首先将直径为7cm的圆形IPS模板裁剪成4张2.5*2.5cm尺寸的正方形结构，而后揭去IPS模板上的保护层。道康宁DC184主要分为液态基本组分与固化剂，当液态基本组分与固化剂以一定比例混合后，即可固化成为具有韧性的弹性体，本发明按照10:1质量比例混合，而后在室温下，利用搅拌器上搅拌30min，然后将其放入真空干燥箱抽真空，静置1h后取出，排除其中溶解的空气。

步骤1：将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷；具体的，利用乙醇将所述IPS模板进行清洗，将所述聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在清洗后的IPS模板上；

将浇筑后的IPS模板放入真空干燥箱，常温固化12小时，形成固化后的聚二甲基硅氧烷。

步骤2：将所述固化后的聚二甲基硅氧烷与所述IPS模板进行剥离，得到聚二甲基硅氧烷柔性模板；

在实际应用中，利用乙醇对制备好的IPS模板进行简单清洁，随后将其浇筑在清洁后的IPS模板上表面，之后将浇筑好的IPS模板放入真空干燥箱中，常温固化12h，选择较长时间的原因是因为PDMS溶液黏稠度较大，需要一定时间来填充IPS聚合物模板的空隙，亦可加热80℃使其快速固化，时间1h。固化完成后，将PDMS与IPS聚合物模板进行剥离，既得到的PDMS柔性模板。

步骤3：将所述聚二甲基硅氧烷柔性模板放入反应离子刻蚀机的刻蚀腔室进行刻蚀第二预设时间，形成带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板；所述反应离子刻蚀机的刻蚀腔室的腔气压为250mTorr，功率为150w，所述第二预设时间的范围为30s-150s。

在实际应用中，首先对RIE腔室进行清洗，先使用机械泵将真空设定至10m Torr，而后采用分子泵使得腔室真空达到6m Torr，刻蚀的过程中使腔气压稳定在250m Torr，设定功率为150W，通入氧气并设定流量为80sccm后清洗600s。随后打开舱门，将已在玻璃基底上固化的PDMS软模板放进RIE的刻蚀腔室，其中PDMS薄膜上若无结构则会形成纳米褶皱结构。随刻蚀时间不同自发形成不同深度的波纹状的纳米褶皱结构，当刻蚀时间从30s提升到150s,纳米褶皱结构的平均深度呈线性增加趋势，如图4所示。

本发明选择以图案化PEDOT:PSS层作为基础，构筑QLED器件，PEDOT:PSS水溶液具有旋涂成膜性好，电导率高，在可见光区透光率高等优点。并且PEDOT:PSS在大气环境下可稳定存在，且PEDOT:PSS层位于QLED器件的最下层相较其它层而言便于微纳米结构图案化加工。正常的PEDOT:PSS溶液是一种水溶液，无明显玻璃化转变温度，且在旋涂成膜后粘度较大，于120000mPa.s，不具备压印所需的流动性，无法直接进行纳米压印。因此，选择在PEDOT:PSS溶液中掺杂一定量的丙三醇来提高其成膜后的可塑性。丙三醇是一种无色透明的粘稠液体，粘度945mPa.s(室温大气环境下)，能够与水混溶，且沸点比较高，常常被添加到PEDOT:PSS水溶液里用以提高其薄膜电导率。其粘度较低，可有效降低PEDOT:PSS薄膜的粘度，使其在外力作用下具有一定的流动性，以此解决了PEDOT:PSS硬度高、不具备玻璃化温度的问题。本实验中最终选择掺杂1.5wt％的丙三醇。下面对PEDOT:PSS层的制备进行进一步描述：

首先对ITO基底进行清洁，用无尘布蘸取适量高温洗涤剂对ITO表面进行擦拭清洁，以清除表面污渍，再将其浸入高温洗涤液中，在80℃下超声20min，冷却后，依次在室温条件的超纯水、丙酮、异丙醇中，分别超声15min，再经氮气吹干放入紫外臭氧清洁仪中处理15min即可使用。

步骤4：在PEDOT：PSS溶液中滴加1.5wt％的丙三醇，形成PEDOT：PSS丙三醇混合液；

步骤5：将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡层1上，得到PEDOT：PSS薄膜；具体的，将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡上，利用匀胶机以5000rpm的转速旋涂60s，得到所述PEDOT：PSS薄膜；

在实际应用中，采用1mL带针头注射器取一定量丙三醇，在PEDOT:PSS溶液中缓慢滴加1.5wt％的丙三醇，之后将其用封口胶封口并放置在磁力搅拌机上以500rpm的转速搅拌15min，使其充分混合。使用0.45μm滤头对溶液进行过滤，去除溶液内较大的颗粒杂质。使用一次性注射器取适量PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在洗净的ITO基底上，在匀胶机上，以5000rpm的转速旋涂60s，从而得到PEDOT:PSS薄膜以备纳米压印使用。

步骤6：将所述带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板和所述PEDOT：PSS薄膜放入纳米压印机进行纳米压印，得到图案化的PEDOT：PSS层2；所述图案化的PEDOT：PSS层2带有第一纳米褶皱结构；

在实际应用中，将刻蚀好的PDMS柔性模板规整的贴合在PEDOT:PSS薄膜表面，用镊子轻轻排出气泡后放入纳米压印机的装载臂上的载物台上，并在上面放置两片与载物台相同尺寸的Al片进行保护即可开始纳米压印。由于丙三醇的加入使得PEDOT:PSS薄膜在获得了一定流动性，因而在的压印流程中的条件选择的压力为10bar，压印温度和脱模温度分别选择为80℃和70℃，压印时间保持300s，压力台升起后取出样品，并将样品与PDMS柔性模板剥离开来，至此得到带有第一纳米褶皱结构的PEDOT：PSS基底，如图1所示。对比图案化的PEDOT:PSS层，相比于PDMS母模板，转印后的纳米褶皱结构高度有较大损失，但结构仍能保持规整度，平均损失的高度在30nm,高度损失的原因可归结于压印过程中的溶剂蒸发.这种具有宽分布和随机性的准周期性纳米褶皱结构能有效的改善ITO和有机层的波导模式的功率损耗，重新定向发射ITO和有机层的光线，有效的抑制了波导模式对于光子的捕获。

步骤7：在所述图案化的PEDOT：PSS层2上依次旋涂空穴传输层、量子点和纳米氧化锌，依次形成图案化的空穴传输层3、图案化的量子点层4、纳米氧化锌层5，之后沉积铝层6，形成量子点发光二极管器件；所述图案化的空穴传输层3带有第二纳米褶皱结构；所述图案化的量子点层4带有第三纳米褶皱结构。PEDOT:PSS层、TFB层、QDs层的纳米褶皱结构，高度呈现逐一递减的趋势，图案化的纳米褶皱结构只能保留到QDs层，这正是采用全溶液法旋涂成膜的局限性导致的，在旋涂过程中，溶液趋向于停留在褶皱的沟槽内，因此导致褶皱结构降低。

图5为本发明提供的传统QLED与本发明QLED器件的测试结果示意图，(a)表示传统QLED与本发明QLED器件的电流密度-电压-亮度关系曲线图，(b)表示本发明在不同刻蚀时间下形成的QLED器件与传统QLED器件的电流效率和EQE随电流密度的变化曲线图，(c)表示在3V电压下，传统QLED与本发明QLED器件的电致发光光谱表征图，(d)表示传统QLED与本发明QLED器件在不同角度下的EL强度分布图。如图5(a)可看出，对比引入纳米褶皱结构和平面结构的QLED器件,电学性能有所改变。我们发现在低电压区域，漏电流有明显的降低。此外具有纳米褶皱结构的器件相比于平面器件启亮电压降低，这也意味着器件内部载流子达到平衡的时间提前。电学性能的改善我们可归因于在PEDOT:PSS层引入纳米褶皱结构，通过引入图案化的纳米褶皱结构能够增加空穴传输层与量子点发光层的接触面积来增加空穴传输的渠道。图5(b)是对比了不同刻蚀时间下带有纳米褶皱结构的器件与平面器件的电流效率和EQE随电流密度的变化。结果表明图案化器件相比于平面器件电流效率和外量子效率有明显提升，90s图案化后的带有纳米褶皱结构器件达到最大值，图案化后的器件的CE和EQE在亮度达到1000cd/cm2分别增加到30.76cd/A、16.99％，它相较于平面器件提升了1.56倍(CE为20.06cd/A,EQE为11.12％)。此外，在器件亮度达到100000cd/cm2时，图案化后带有纳米褶皱结构器件的CE和EQE分别保持在29.92cd/A，16.53％.也就是说器件在高亮度情况下仍能保持高效率稳定，以往随着发光器件面积的增大，就要求器件必须有很高的发光效率和瞬时亮度，同时还要在高亮度的条件下具有良好的稳定性。这就为在产业化的道路上提供一个很好的前景。效率提升的原因我们可归结于光学性能和电学性能双重改善，一方面引入随机分布的褶皱结构，有效提取了ITO和有机层之间折射率不匹配而被捕获的波导光，抑制了内部波导模式的损耗，使得更多的光入射到基板，提升器件的光耦合效率。另一方面波纹状的纳米褶皱结构增加了空穴传输的渠道，提升了激子的产生数量，最终达到提高器件外量子效率的目的。图5(c)对比了在3V电压下，有无三维结构的红光QLED器件的电致发光光谱表征图，我们发现纳米褶皱结构可大幅度提升器件EL强度，且不会对峰位造成影响。图5(d)对比了不同角度下的EL强度分布，平面器件的角发射强度遵循理想的朗伯分布，对比引入图案化后的带有纳米褶皱结构的器件并不会导致角度依赖性。这是由于引入的准周期性的纳米褶皱结构在可见光范围内具有宽带响应，并将波导模式中的光子重新定向发射到基板，并不会造成特定角度下的EL强度提升。在提高效率的同时，不会对峰位与显色指数造成影响。且复合结构构筑成本低，不受环境影响，易于大面积构筑。

为了进一步论证图案化器件后电学性能的改善对于外量子效率的提升，我们对比了不同刻蚀时间下的单载流子器件J-V曲线变化，由图6可知，相比于平面器件，图案化后的器件空穴传输速率有明显的提升，在90s图案化后器件的空穴传输速率最大。随着刻蚀深度的增加，过高的深度会影响功能层的成膜性，造成不可避免的电学损耗。通过引入纳米褶皱结构，有效增加了空穴一侧层与层之间的接触面积，提升了器件空穴传输速率，增加激子产生的数量。

本发明QLED的检测方法分为效率检测与软件模拟，效率检测利用PR-735进行性能测试，软件模拟利用FDTD进行建模分析，以得到图5、图7结果，具体仿真方法如下：

近场模型仍然设定为三个周期。FDTD边界条件的选择为：x与y方向为Periodic，z方向为PML。器件结构及其分层高度依此为：Glass/ITO(130nm)/PEDOT:PSS(40nm)/TFB(30nm)/QDs(30nm)/ZnO NPs(30nm)/Al电极(100nm)。其折射率分别为ηglass＝1.5、ηITO＝1.8、ηPEDOT:PSS＝1.56、ηTFB＝1.7、ηQDs＝1.8、ηZnO＝2.0。光源选择为electric dipole光源，波长范围400nm-700nm。其对应的624nm波长下模拟结果如图7所示：从模拟的场强功率分布可看出，图案化后的器件的电磁场强度明显增强，宽分布的波纹状的纳米褶皱结构能定向地将光发散，有机层和发光层的波导模式光被耦合到基底模式中并发射到基板外部。

以准周期性的纳米褶皱结构的QLED器件为例建模，如图5-7(a)(b)所示。将模型的X方向扩大至40μm，边界条件全部选择PML，sources选择dipole，即偶极子光源，波长范围为400nm-700nm。由于远场模型面积较大，利用2D-FDTD进行模拟计算以减少运算量。其对应的624nm波长下模拟场强分布结果如图7所示：由于QLED器件内部有机层与发光层的折射率不匹配而导致大量光被束缚在器件内部，呈现出电磁场堆积的现象。引入纳米褶皱结构可以使器件内部的波导光得到抑制，纳米褶皱结构可以重新将光定向发射到基板外部，玻璃基板与空气介质层的电磁场分布明显增强。

以带有第一纳米褶皱结构的PEDOT:PSS基底为例建模，边界条件和远场器件模拟一致：当光源是偶极子光源时，由于其四散的辐射模式，所有模型结构都存在着光线的全反射，整体能量分布更小，相比于平面器件，带有纳米褶皱结构的器件引入重新定向了光线的角度发射，使得器件基底的电磁场强度减弱，提高了基底的出光效率。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所述的量子点发光二极管器件制备方法在工业生产中可以大面积制备，而且不受大气环境影响，而且纳米褶皱结构的高度周期可控。

(2)本发明通过将准周期分布的纳米褶皱结构引入QLED器件，可以使红光QLED的外量子效率最大达到30.41％,电流效率最大达到55.05cd/A。

(3)本发明中纳米褶皱结构能定向地将光发散，使器件发出的光更趋近于朗伯发射，器件内部的波导光得到抑制，纳米褶皱结构可以重新将光定向发射到玻璃基板外部，玻璃基板与空气介质层的电磁场分布明显增强，可以有效的提取多个方向的光子。

(4)本发明公开的量子点发光二极管器件制备方法，制备方式简单、成本低廉，有利于产业化的推广应用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种量子点发光二极管器件，其特征在于，包括：玻璃基板、氧化铟锡层、图案化的PEDOT：PSS层、空穴传输层、量子点层、纳米氧化锌层和铝层；

所述玻璃基板、所述氧化铟锡层、所述图案化的PEDOT：PSS层、所述空穴传输层、所述量子点层、所述纳米氧化锌层和所述铝层由下至上依次设置；

所述图案化的PEDOT：PSS层带有第一纳米褶皱结构；所述图案化的PEDOT：PSS层用于定向地将光发散。

2.根据权利要求1所述一种量子点发光二极管器件，其特征在于，所述空穴传输层为图案化的空穴传输层；所述图案化的空穴传输层带有第二纳米褶皱结构；所述量子点层为图案化的量子点层；所述图案化的量子点层带有第三纳米褶皱结构；所述第二纳米褶皱结构与所述第一纳米褶皱结构相匹配；所述第三纳米褶皱结构与所述第二纳米褶皱结构相匹配。

3.一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1所述的一种量子点发光二极管器件，所述量子点发光二极管器件制备方法包括：

将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷；

将所述固化后的聚二甲基硅氧烷与所述IPS模板进行剥离，得到聚二甲基硅氧烷柔性模板；

将所述聚二甲基硅氧烷柔性模板放入反应离子刻蚀机的刻蚀腔室进行刻蚀第二预设时间，形成带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板；

在PEDOT：PSS溶液中滴加预设浓度的丙三醇，形成PEDOT：PSS丙三醇混合液；

将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡层上，得到PEDOT：PSS薄膜；

将所述带有纳米褶皱结构的聚二甲基硅氧烷柔性模板和所述PEDOT：PSS薄膜放入纳米压印机进行纳米压印，得到图案化的PEDOT：PSS层；所述图案化的PEDOT：PSS层带有第一纳米褶皱结构；

在所述图案化的PEDOT：PSS层上依次旋涂空穴传输层、量子点层和纳米氧化锌，依次形成图案化的空穴传输层、图案化的量子点层、纳米氧化锌层，之后沉积铝层，形成量子点发光二极管器件；所述图案化的空穴传输层带有第二纳米褶皱结构；所述图案化的量子点层带有第三纳米褶皱结构。

4.根据权利要求3所述一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷，之前还包括：

将所述IPS模板裁剪为2.5*2.5cm尺寸的正方形结构；

将道康宁DC184的主剂和固化剂按照10:1质量比混合，搅拌30min后，放入真空干燥箱抽真空，静置1小时，形成所述聚二甲基硅氧烷溶液。

5.根据权利要求3所述一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述将聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在IPS模板上，固化第一预设时间，形成固化后的聚二甲基硅氧烷，具体包括：

利用乙醇将所述IPS模板进行清洗，将所述聚二甲基硅氧烷溶液浇筑在清洗后的IPS模板上；

将浇筑后的IPS模板放入真空干燥箱，常温固化12小时，形成固化后的聚二甲基硅氧烷。

6.根据权利要求3所述一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述反应离子刻蚀机的刻蚀腔室的腔气压为250mTorr，功率为150w；

所述第二预设时间的范围为30s-150s。

7.根据权利要求3所述一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述丙三醇的预设浓度为1.5wt％。

8.根据权利要求3所述一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡层上，得到PEDOT：PSS薄膜，具体包括：

将所述PEDOT：PSS丙三醇混合液滴在所述氧化铟锡上，利用匀胶机以5000rpm的转速旋涂60s，得到所述PEDOT：PSS薄膜。

9.根据权利要求3所述一种量子点发光二极管器件制备方法，其特征在于，所述纳米压印机的压力为10bar，压印温度为80℃，脱模温度为70℃。

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