CN113948667B - 发光器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光电器件技术领域，尤其涉及一种发光器件的制备方法，包括步骤，在量子点发光层与阳极之间设置空穴功能层，所述空穴功能层包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；和/或，在量子点发光层与阴极之间设置电子功能层，所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值小于等于5纳米。本发明提供的发光器件的制备方法，通过对空穴功能层和/或电子功能层的调节，使发光层中电子与空穴的注入效率更平衡，提高电子与空穴的复合效率，从而提高器件的发光效率，延长器件的使用寿命，并且制备方法操作简单，适用于工业化大规模生产和应用。

Description

发光器件及其制备方法
技术领域
本发明属于光电器件技术领域，尤其涉及一种发光器件及其制备方法。
背景技术
当器件的发光区位于一个全反射膜和半反射膜构成的谐振腔内，腔长与光波的波长在同一数量级时，特定波长的光会得到选择和加强，光谱发生窄化，此为微腔效应。由于发光器件，尤其是顶发射器件能够形成微腔效应，有着良好的外量子效率与电流效率，近年来在QLED研发领域被广泛关注。因而顶发射结构电致发光器件具有很多独特的优势，比如：通过在器件顶部增加盖层可提高光的耦合输出，消除由于玻璃基底的光波导效应引起的能量损失，能提高显示设备的色纯度等。但由于蓝绿量子点材料受自身光谱与半峰宽的影响，其腔驻波中最靠近原点的第一波峰值为负数，从而导致即使改变蓝绿光量子点器件中各层的厚度也无法将发光层置于腔驻波的第一波峰，从而导致蓝绿量子点顶发射器件的性能有所降低。一方面，即使减薄各层功能层虽会使器件发光层趋近于腔驻波的第一波峰，并使其光学性能提高，但过薄的膜层会使器件在通电时出现击穿的情况。另一方面，若为了器件光学性能达到蓝绿量子点的峰值，加厚各膜层使发光层置于腔驻波的第二波峰的话，则会因为器件结构中各膜层厚度增加导致器件电阻增高，使其电学性能下降。
因此，目前量子点发光器件，尤其是蓝绿量子点顶发射器件，无法在电学与光学性能上达到理想的效果，量子点发光器件的工作寿命也难以大幅提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光器件的制备方法，旨在一定程度上解决现有发光器件电学与光学性能差的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种发光器件。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种发光器件的制备方法，包括以下步骤：
在量子点发光层与阳极之间设置空穴功能层，所述空穴功能层包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；和/或，
在量子点发光层与阴极之间设置电子功能层，所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值小于等于5纳米。
相应地，一种发光器件，包括相对设置的阳极和阴极，设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，以及设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴功能层，设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子功能层；其中，所述空穴功能层包含空穴传输材料和空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；和/或，所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值小于等于5纳米。
本发明提供的发光器件的制备方法，在量子点发光层与阳极之间设置包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料的空穴功能层，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；或者，在量子点发光层与阴极之间设置厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值小于等于5纳米的电子功能层；或者，在量子点发光层与阳极之间设置包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料的空穴功能层，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，并在量子点发光层与阴极之间设置厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值等于5纳米的电子功能层。本发明提供的制备方法，一方面，通过将空穴传输材料与空穴注入材料共混互掺杂制备空穴功能层，且所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，通过器件微腔效应，使空穴功能层的厚度更趋近于腔驻波中最靠近原点的波峰对应的厚度，使器件有更佳的电流效率和发光效率，提升器件的光学性能；同时混合材料制成的复合空穴功能层，减少了器件内部界面，而且使器件仅需设置一层空穴功能层，相对于同时分别设置空穴注入层和空穴传输层，减薄了空穴功能层的厚度，降低空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，进一步提高器件发光效率。另一方面，将电子功能层的厚度设置成接近电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应的厚度，厚度差值在5纳米以内，从而使器件位于腔驻波中第一正波峰附近，此时器件有更好的电流效率，出光效率更好，改善器件光学性能。并且随着电子功能层增厚，减缓了电子的注入效率，避免器件中电子注入效率高于空穴注入效率导致的淬灭现象，提高发光层中电子与空穴的复合平衡，提高器件的发光效率。本发明提供的发光器件的制备方法，通过对空穴功能层和/或电子功能层的调节，使发光层中电子与空穴的注入效率更平衡，提高电子与空穴的复合效率，从而提高器件的发光效率，延长器件的使用寿命，并且制备方法操作简单，适用于工业化大规模生产和应用。
本发明提供的发光器件，设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴功能层包含空穴传输材料和空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，通过材料共混互掺杂制备厚度更接近腔驻波波峰位置的空穴功能层，既提高器件的电流效率和出光效率，又减少了器件内部界面，减薄了空穴功能层的厚度，降低空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，提高器件发光效率。在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值等于5纳米，使器件位于腔驻波中第一正波峰附近，此时器件有更好的电流效率，出光效率更好，改善器件光学性能。并且能够平衡发光层中电子与空穴的复合效率，提高器件的发光效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的顶发射器件的制备方法的示意图。
图2是本发明实施例1提供ZnO厚度与绿光量子点顶发射器件的电流效率的关系图。
图3是本发明实施例3提供ZnO厚度与绿光量子点顶发射器件的电流效率的关系图。
图4是本发明实施例2和对比例1中提供PEDOT，TFB以及PEDOT掺杂 TFB厚度与绿光量子点顶发射器件的电流效率的关系图。
图5是本发明实施例红光顶发射器件中各功能膜层厚度与电流效应的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg 等化工领域公知的质量单位。
如附图1所示，本发明实施例提供了一种发光器件的制备方法，包括以下步骤：
S10.在量子点发光层与阳极之间设置空穴功能层，所述空穴功能层包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；和/或，
S20.在量子点发光层与阴极之间设置电子功能层，所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值小于等于5纳米。
本发明实施例材料的腔驻波是指：将材料制成不同厚度的功能薄膜后应用到发光器件中，绘制器件电流效率随功能薄膜的厚度变化的关系曲线，以该器件电流效应随功能薄膜厚度变化的曲线为该材料的腔驻波。如附图2中，ZnO 薄膜的厚度与器件电流效率的关系图中，器件电流效率随ZnO薄膜的厚度变化的关系曲线即为ZnO的腔驻波。
本发明实施例第一正波谷是指，材料的腔驻波中，以0点为原点，横坐标正方向的第一个正值的波谷即为第一正波谷。如附图2中，横坐标薄膜厚度78 纳米对应的腔驻波位置即为第一正波谷，从该波谷位置薄膜厚度往正方向(增厚)或负方向(减薄)，都导致器件电流效率增加。
本发明实施例第一正波峰是指，材料的腔驻波中，以0点为原点，横坐标正方向的第一个正值的波峰即为第一正波峰。如附图2中，横坐标薄膜厚度156 纳米对应的腔驻波位置即为第一正波峰，从该波峰位置薄膜厚度往正方向(增厚)或负方向(减薄)，都导致器件电流效率降低。
本发明实施例空穴功能层的厚度为所述混合材料的腔驻波中从原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，是指本发明器件电流效应随空穴功能层薄膜厚度变化的腔驻波曲线中，从原点(0点)到横坐标第一个正波谷区间中1/3～2/3横坐标对应的厚度。如附图4中，PEDOT掺杂TFB混合材料的空穴功能层的厚度与器件电流效率变化的腔驻波曲线中，第一正波谷对应的横坐标约为65纳米，为同时确保空穴功能层的电流效果和避免了空穴功能层太薄在器件通电时容易被击穿的问题，空穴功能层的厚度取值为腔驻波中原点到横坐标第一个正波谷区间中1/3～2/3横坐标对应的厚度，即如附图4中第①虚线～第②虚线对应的21纳米～44纳米区间。
本发明实施例提供的发光器件的制备方法，在量子点发光层与阳极之间设置包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料的空穴功能层，所述空穴功能层的厚度为所述混合材料的腔驻波中从原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；或者，在量子点发光层与阴极之间设置厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值绝对值等于5纳米的电子功能层；或者，在量子点发光层与阳极之间设置包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料的空穴功能层，并在量子点发光层与阴极之间设置厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值绝对值等于5纳米的电子功能层。本发明实施例提供的制备方法，一方面，通过将空穴传输材料与空穴注入材料共混互掺杂制备空穴功能层，且所述空穴功能层的厚度为所述混合材料的腔驻波中从原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，通过器件微腔效应，使空穴功能层的厚度更趋近于腔驻波中最靠近原点的波峰对应的厚度，同时避免了空穴功能层太薄在器件通电时容易被击穿的问题，使器件有更佳的电流效率和发光效率，提升器件的光学性能，并确保器件的稳定性。混合材料制成的复合空穴功能层，减少了器件内部界面，而且使器件仅需设置一层空穴功能层，相对于同时分别设置空穴注入层和空穴传输层，减薄了空穴功能层的厚度，降低空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，进一步提高器件发光效率。另一方面，将电子功能层的厚度设置成接近电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应的厚度，厚度差值大小在5纳米以内，从而使器件位于腔驻波中第一正波峰附近，此时器件有更好的电流效率，出光效率更好，改善器件光学性能。并且随着电子功能层增厚，减缓了电子的注入效率，避免器件中电子注入效率高于空穴注入效率导致的淬灭现象，提高发光层中电子与空穴的复合平衡，提高器件的发光效率。本发明实施例提供的发光器件的制备方法，通过对空穴功能层和/或电子功能层的调节，使发光层中电子与空穴的注入效率更平衡，提高电子与空穴的复合效率，从而提高器件的发光效率，延长器件的使用寿命，并且制备方法操作简单，适用于工业化大规模生产和应用。
具体地，上述步骤S10中，在量子点发光层与阳极之间设置空穴功能层，所述空穴功能层包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度。本发明实施例在量子点发光层与阳极之间设置包含空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料的空穴功能层，不但减少了器件内部界面，而且使器件仅需设置一层空穴功能层，相对于同时分别设置空穴注入层和空穴传输层，既减薄了空穴功能层的厚度，降低空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，提高器件发光效率。另外，所述空穴功能层的厚度为所述混合材料的腔驻波中从原点到第一正波谷之间 1/3～2/3横坐标对应的厚度，通过器件微腔效应，使空穴功能层的厚度更趋近于腔驻波中最靠近原点的波峰对应的厚度，使器件有更佳的电流效率和发光效率，提升器件的光学性能。
在一些实施例中，所述混合材料中，所述空穴传输材料与所述空穴注入材料的质量比为(10～15)：(85～90)，该配比的混合材料同时确保了空穴功能层的空穴的传输和注入效率，在尽可能减小空穴传输材料和空穴注入材料这两种材料损耗的同时进行掺杂，使制得的空穴功能层薄膜表现出较为良好的空传输和注入特性。若空穴传输材料比例过高时，会影响空穴注入特性；若空穴传输材料比例过低时，会影响功能层中空穴的传输效率。
在一些实施例中，确定所述空穴功能层的厚度的步骤包括：将所述混合材料制成若干不同厚度的空穴膜层应用到发光器件中，确定所述发光器件的电流效率随所述空穴膜层的厚度变化的关系图，所述空穴功能层的厚度选自所述关系图中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度。本发明实施例空穴功能层采用混合材料的腔驻波中从原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，该厚度区间更趋近于腔驻波中最靠近原点的波峰位置，器件有更好的电流效应和出光效率，而且显著减薄了空穴功能层的厚度，减少了器件内部界面，降低了空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，提高器件发光效率。并且，该厚度区间同时避免了空穴功能层太薄在器件通电时容易被击穿的问题。如实施例1和实施例2对应的附图2和3所示，顶发射器件内由于形成微腔效应，器件的电流效率随电子功能层ZnO薄膜厚度的变化而变化，形成腔驻波，绿光量子点顶发射器件的腔驻波中最靠近原点的波峰在负值区，而实际应用中无法实现薄膜成为负值的情况，因而本发明实施例通过空穴传输材料与空穴注入材料两种材料的共混互掺杂降低制备的空穴功能层厚度，从而使器件的电流效率更接近于靠近原点的波峰，电流效率更高，出光效率更好，从而能够实现更好的光电性能。
在一些实施例中，所述空穴功能层的厚度为20～30纳米。本发明实施例采用空穴传输材料与空穴注入材料的混合材料制备的空穴功能层，通过两种材料的共混互掺杂，相对于同时分别设置空穴注入层和空穴传输层，有效降低了器件中空穴功能层的厚度，厚度仅为20～30纳米，减少了器件内部界面，降低空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，提高器件发光效率。并且，减薄空穴功能层使器件的发射峰更趋近于腔驻波中最靠近原点的波峰对应的厚度，提升器件的光学性能。本发明实施例空穴传输材料、空穴注入材料可以采用任意具有空穴传输、注入的材料。在一些实施例中，所述空穴传输材料选自：聚(3-烷基噻吩)、1,2,4,5-四(三氟甲基) 苯、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类中的至少一种。在一些实施例中，所述空穴注入材料选自：聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)、WoO3、MoO3、 NiO、V2O5、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、CuS中的至少一种。本发明实施例采用的这些空穴传输材料和空穴注入材料，具有更优异的空穴传输和注入效率，共混互掺杂后同时具有优异的空穴传输和注入效率，能够减薄空穴功能层的厚度，使其在较低厚度的情况下达到同样的空穴传输和注入效率。同时通过减薄空穴功能层的厚度，使器件的性能更接近于腔驻波中靠近原点的波峰位置，提高器件的光电性能。
具体地，上述步骤S20中，在量子点发光层与阴极之间设置电子功能层，所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值绝对值等于5纳米。本发明实施例将电子功能层的厚度设置成接近电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应的厚度，厚度差值大小在5纳米以内，从而使器件的发射峰位于腔驻波中第一正波峰附近，此时器件有更好的电流效率，出光效率更好，改善器件光学性能。并且随着电子功能层增厚，减缓了电子的注入效率，避免器件中电子注入效率高于空穴注入效率导致的淬灭现象，提高发光层中电子与空穴的复合平衡，提高器件的发光效率。
在一些实施例中，确定所述电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应的厚度的步骤包括：将电子功能材料制成电子薄膜应用到发光器件中，绘制电子薄膜的厚度与器件电流效率的关系图，所述关系图中第一正波峰对应的厚度为所述腔驻波中第一正波峰对应的厚度。本发明实施例将电子功能材料制成不同厚度的薄膜后应用到发光器件中，在发光器件中形成微腔效应，尤其是顶发射器件中有更显著的微腔效应，电子薄膜厚度与器件电流效率之间变化形成腔驻波，电子薄膜的厚度与器件电流效率的关系图中第一正波峰对应的厚度即为所述腔驻波中第一正波峰对应的厚度，此时器件的电流效率达到峰值，器件光电性能好，出光效率更好，发光稳定性好。如实施例1及对应的附图1所示，顶发射器件内由于形成微腔效应，器件的电流效率随ZnO薄膜厚度的变化而变化，形成腔驻波，绿光量子点顶发射器件的腔驻波中最靠近原点的波峰在负值区，而实际应用中无法实现薄膜成为负值的情况。因而本发明实施例1将器件的电子功能层厚度设置成150纳米(腔驻波中第一正波峰对应的厚度)，此时器件的电流效果相对于常规电子功能层设置的40～50纳米厚度更加，能够更好的平衡器件的光电性能、电阻和电荷平衡。
在一些实施例中，设置所述电子功能层的步骤包括：在温度为400℃～450℃，靶距5.5厘米～6.5厘米，功率150W～200W，工作压强为1.5-2pa的保护气体氛围下，溅射沉积所述电子功能材料至厚度与所述第一正波峰对应厚度的差值绝对值等于5纳米。本发明实施例在量子点发光层与阴极之间设置电子功能层的步骤采用溅射沉积的方式，使制备的功能层更平整密实，克服了旋涂等工艺需要采用多次旋涂增厚薄膜容易导致的膜层不均匀，结合稳定性差等缺陷。从而使器件稳定性更好，使用寿命更长。
在一些实施例中，所述电子功能材料选自：ZnO、ZnMgO、ZnMgLiO、ZnInO、 ZrO、ZrO2、TiO2、TiO2、SnO2、Ta2O3、NiO、TiLiO、Alq3、3-(联苯-4-基)-5-(4- 叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、2-(4'- 叔丁苯基)-5-(4'-联苯基)-1,3,4-恶二唑、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、4,7- 二苯基-1,10-菲咯啉中的至少一种。本发明实施例采用的这些电子功能材料具有较好的电子传输和注入效果，确保了器件发光层中电子与空穴的平衡，使发光层中电荷平衡，确保器件发光效率。
本发明实施例发光器件中量子点发光层可以采用任一量子点材料，如：在一些实施例中，所述量子点材料包括但不限于：元素周期表II-IV族、II-VI族、 II-V族、III-V族、III-VI族、IV-VI族、I-III-VI族、II-IV-VI族、II-IV-V族半导体化合物中的至少一种，或上述半导体化合物中至少两种组成的核壳结构半导体化合物。在一些具体实施例中，所述量子点材料选自：CdSe、CdS、CdTe、 ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdZnSe中的至少一种半导体纳米晶化合物，或至少两种组成的混合类型、梯度混合类型、核壳结构类型或联合类型等结构的半导体纳米晶化合物。在另一些具体实施例中，所述量子点材料选自：InAs、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、 AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe中的至少一种半导体纳米晶化合物，或至少两种组成的混合类型、梯度混合类型、核壳结构类型或联合类型等结构的半导体纳米晶化合物。在另一些实施例中，所述量子点材料选自：钙钛矿纳米粒子材料(特别是发光钙钛矿纳米粒子材料)、金属纳米粒子材料、金属氧化物纳米粒子材料中的至少一种。上述各量子点材料具有量子点的特性，光电性能好。
在一些实施例中，所述量子点材料选自：蓝光量子点材料、绿光量子点材料中的至少一种。本发明实施例发光器件的制备方法更适用于蓝光量子点材料、绿光量子点材料的发光器件，红光量子点发光器件形成的微腔效应的腔驻波中最靠近原点的波峰为正值，如附图5所示(横坐标为厚度，纵坐标为电流效应)，目前红光量子点顶发射器件中各功能层的应用厚度基本与第一正波峰接近。但蓝绿光量子点顶发射器件的腔驻波中最靠近原点的波峰在负值区，致使蓝绿光量子点器件的光学性能较差，本发明实施例为了提升器件性能，通过对电子功能层和/或空穴功能层厚度的调节，从而调节微腔的腔长，同时调节器件的光学性能和电学性能，使器件出光效率更好，稳定性更好，寿命更长。
相应地，本发明实施例还提供了一种发光器件，包括相对设置的阳极和阴极，设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，以及设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴功能层，设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子功能层；其中，所述空穴功能层包含空穴传输材料和空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；和/或，所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值绝对值等于5纳米。
本发明实施例提供的发光器件，设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴功能层包含空穴传输材料和空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中从原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度，通过材料共混互掺杂制备厚度更接近腔驻波波峰位置的空穴功能层，既提高器件的电流效率和出光效率，又减少了器件内部界面，减薄了空穴功能层的厚度，降低空穴功能层的界面阻抗和电阻，提高空穴的注入和传输效率，有利于发光层中电荷平衡，提高器件发光效率；同时使器件的发射峰更趋近于腔驻波中最靠近原点的波峰对应的厚度，提升器件的光学性能。在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应的厚度的差值绝对值等于5纳米，使器件位于腔驻波中第一正波峰附近，此时器件有更好的电流效率，出光效率更好，改善器件光学性能。并且能够平衡发光层中电子与空穴的复合效率，提高器件的发光效率。
在一些实施例中，本发明实施例所述发光器件分正型结构和反型结构。
在一种实施方式中，正型结构发光器件包括相对设置的阳极和阴极的层叠结构，设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，且所述阳极设置在衬底上。进一步的，所述阳极和所述量子点发光层之间还设置空穴功能层；在所述阴极和所述量子点发光层之间还设置电子功能层。
在一种实施方式中，反型结构发光器件包括相对设置的阳极和阴极的叠层结构，设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，且所述阴极设置在衬底上。进一步的，所述阳极和所述量子点发光层之间还设置空穴功能层；在所述阴极和所述量子点发光层之间还设置电子功能层。
进一步实施例中，衬底层包括钢性、柔性衬底等；
阳极包括：ITO、FTO或ZTO等；
空穴功能层包括:聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)、WoO3、MoO3、 NiO、V2O5、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、CuS中的至少一种空穴注入材料和聚(3-烷基噻吩)、1,2,4,5-四(三氟甲基)苯、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类中的至少一种空穴传输材料组成的混合材料；所述空穴传输材料与所述空穴注入材料的质量比为(10～15)：(85～90)；所述空穴功能层的厚度为20～30纳米。
所述量子点发光层包括：蓝光量子点材料、绿光量子点材料中的至少一种量子点材料。
电子传输层包括:ZnO、ZnMgO、ZnMgLiO、ZnInO、ZrO、ZrO2、TiO2、 TiO2、SnO2、Ta2O3、NiO、TiLiO、Alq3、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、2-(4'-叔丁苯基)-5-(4'- 联苯基)-1,3,4-恶二唑、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉中的至少一种；
阴极包括：Al、Ag、Au、Cu、Mo、或它们的合金。
在一些具体实施例中，所述发光器件为正置底发射结构，包括：在透明阳极衬底上设置的空穴注入层；在空穴注入层上设置的空穴传输层；在空穴传输层上设置的量子点发光层；在量子点发光层上设置的电子传输层；在电子传输层上设置的金属阴极，阴极对可见光反射不低于98％。
在一些具体实施例中，所述发光器件为正置顶发射结构，包括：在透明阳极衬底上设置空穴注入层；在空穴注入层上设置空穴传输层；在空穴传输层上设置量子点发光层；在量子点发光层上设置电子传输层；在过渡层上设置的阴极，阴极对可见光的透射不不低于90％。
在一些具体实施例中，所述发光器件为倒置底发射结构，包括：在阴极衬底上设置电子传输层；在电子传输层上设置量子点发光层；在量子点发光层设置空穴传输层；在空穴传输层上设置空穴注入层；在空穴注入层上设置金属阳极，阳极对可见光反射不低于98％。
在一些具体实施例中，所述发光器件为倒置顶发射结构，包括：在阴极衬底上设置电子传输层；在电子传输层上设置量子点发光层；在量子点发光层上设置空穴传输层；在空穴传输层上设置空穴注入层；在空穴注入层上设置阳极，阳极可见光的透射不不低于90％。
为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例发光器件及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
实施例1
一种绿光量子点发光器件，包括以下步骤：
步骤S1：在镀银ITO玻璃基板上，以5000rpm的转速旋涂PEDOT：PSS，旋涂时间为时间30秒，旋涂后加热15分钟，温度为150℃，得到厚度为20～30 纳米的空穴注入层；
步骤S2：在器件的PEDOT:PSS空穴注入层上，以4000rpm的转速旋涂 8mg/ml的TFB，旋涂时间为时间30秒，旋涂后加热30分钟，温度为150℃，得到厚度为15～30纳米的TFB空穴传输层；
步骤S3：在TFB薄膜之上，以3000rpm的转速旋涂浓度为20mg/mL的 CdZnSe/ZnS绿光量子点，旋涂时间为30秒，得到量子点发光层；
步骤S4：将ZnO制成不同厚度的薄膜，应用到顶发射器件中，绘制ZnO薄膜的厚度与器件电流效率的关系图(如附图2所示，横坐标为厚度、纵坐标为电流效应)，从关系图可知，ZnO薄膜的腔驻波的第一正波峰对应的厚度为 150纳米；在量子点发光层之上，以磁溅射工艺制备厚度为150nm的ZnO薄膜，磁溅射参数为：衬底温度400℃,靶距6cm,氩氧分压比9∶4，功率170W，工作压强为1.5pa，得到ZnO电子传输层；
步骤S5：蒸镀Ag电极，通过金属热蒸发工艺镀铝，真空度不高于3×10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000141
时间为200秒，厚度20nm；
步骤S6：蒸镀封盖层(CPL)，通过热蒸发工艺蒸镀封盖层，真空度不高于3×10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000142
时间为600秒，厚度60nm，得到绿光量子点顶发射器件。
实施例2
一种绿光量子点顶发射器件，包括以下步骤：
步骤S1：将TFB以12％的比例掺杂进PEDOT：PSS中，得到溶液A。
步骤S2：在镀银ITO玻璃基板上，以4000rpm的转速旋涂溶液A，旋涂时间为时间30秒，旋涂后加热15分钟，温度为150℃，得到厚度为20-30纳米的空穴功能层；
步骤S3：在器件的空穴功能层上，以3000rpm的转速旋涂浓度为20mg/mL 的CdZnSe/ZnS绿光量子点，旋涂时间为30秒，得到量子点发光层；
步骤S4：在量子点发光层之上，以3000rpm的转速旋涂IZO前驱体溶液，旋涂时间为30秒，得到IZO电子传输层；
步骤S5：蒸镀Ag电极，通过金属热蒸发工艺镀铝，真空度不高于3x10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000151
时间为200秒，厚度20nm；
步骤S6：蒸镀封盖层(CPL)，通过热蒸发工艺蒸镀封盖层，真空度不高于3x10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000152
时间为600秒，厚度60nm，得到绿光量子点顶发射器件。
实施例3
一种绿光量子点顶发射器件，包括以下步骤：
步骤S1：将TFB以12％的比例掺杂进PEDOT：PSS中，得到溶液A。
步骤S2：在镀银ITO玻璃基板上，以4000rpm的转速旋涂溶液A，旋涂时间为时间30秒，旋涂后加热15分钟，温度为150℃，得到厚度为20-30纳米的空穴功能层；
步骤S3：在器件的空穴注入/传输层上，以3000rpm的转速旋涂浓度为 20mg/mL的CdZnSe/ZnS绿光量子点，旋涂时间为30秒，得到量子点发光层；
步骤S4：将ZnO制成不同厚度的薄膜，应用到顶发射器件中，绘制ZnO 薄膜的厚度与器件电流效率的关系图(如附图3所示，横坐标为厚度、纵坐标为电流效应)，从关系图可知，当器件空穴功能层采用空穴传输材料掺杂空穴注入材料的复合层时，空穴功能层减薄，调节腔长时ZnO厚度相应增加，ZnO 薄膜的腔驻波的第一正波峰对应的厚度为160纳米；在量子点发光层之上，以磁溅射工艺制备厚度为160nm的ZnO薄膜，磁溅射参数为：衬底温度400℃，靶距6cm，氩氧分压比9∶4，功率170W，工作压强为1.5pa，得到ZnO电子传输层；
步骤S5：蒸镀Ag电极，通过金属热蒸发工艺镀铝，真空度不高于3x10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000161
时间为200秒，厚度20nm；
步骤S6：蒸镀封盖层(CPL)，通过热蒸发工艺蒸镀封盖层，真空度不高于3x10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000162
时间为600秒，厚度60nm，得到绿光量子点顶发射器件。
对比例1
一种绿光量子点顶发射器件，包括以下步骤：
步骤S1：在镀银ITO玻璃基板上，以5000rpm的转速旋涂PEDOT：PSS，旋涂时间为时间30秒，旋涂后加热15分钟，温度为150℃，得到厚度为20～30 纳米的空穴注入层；
步骤S2：在器件的PEDOT:PSS空穴注入层上，以4000rpm的转速旋涂 8mg/ml的TFB，旋涂时间为时间30秒，旋涂后加热30分钟，温度为150℃，得到厚度为15～30纳米的TFB空穴传输层；
步骤S3：在TFB薄膜之上，以3000rpm的转速旋涂浓度为20mg/mL的 CdZnSe/ZnS绿光量子点，旋涂时间为30秒，得到量子点发光层；
步骤S4：在量子点发光层之上，以3000rpm的转速旋涂ZnO前驱体溶液，旋涂时间为30秒，得到厚度为50纳米的ZnO电子传输层；
步骤S5：蒸镀Ag电极，通过金属热蒸发工艺镀铝，真空度不高于3×10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000163
时间为200秒，厚度20nm；
步骤S6：蒸镀封盖层(CPL)，通过热蒸发工艺蒸镀封盖层，真空度不高于3×10-4Pa，速度为
Figure BDA0002587667570000164
时间为600秒，厚度60nm，得到绿光量子点顶发射器件。
进一步的，为了验证本发明实施例制备的绿光量子点顶发射器件及其制备方法的进步性，本发明实施例进行了性能测试。
测试例1
本测试例对实施例2器件中的空穴功能层和对比例1器件中的空穴传输层和空穴注入层的厚度与器件电流效率的关系分别进行了测试分析，如附图4所示(横坐标为厚度、纵坐标为电流效应)，在相同膜层厚度的情况下，实施例 2中采用空穴传输材料和空穴注入材料的混合物制成空穴功能层的器件的电流效果相对于对比例1中单独的膜层的电流效率高。实施例2从整体上减薄空穴功能层厚度，不但降低空穴功能层的电阻，提高空穴的传输和注入效率，而且使器件发射峰更靠近腔驻波的波峰，提高器件的光电性能。
测试例2
本测试例对实施例2和对比例1器件的外量子效率、器件起亮电压、最大亮度等性能分别进行了两组平行测试，测试结果如下表1所示：
表1
Figure BDA0002587667570000171
注释：Max：外量子效率的最大值；Avg：外量子效率的平均值；V1：器件起亮电压；V1K：器件亮度达到1000nit时的电压；LumiMax：器件在一定电压下的亮度最大值。
由上述测试结果可知，本发明实施例2制备的将空穴传输层掺杂到空穴注入层的复合空穴功能层的器件的外量子效率、亮度性能明显优于对比例1分别制备空穴传输层和空穴注入层的器件。
测试例3
本测试例对实施例1～3和对比例1器件的寿命性能分别进行了测试，测试结果如下表2所示：
表2
Figure BDA0002587667570000181
注释：Init L为起始亮度；T95工作寿命指：器件以恒定电流驱动后亮度为L0，当L0衰减至95％时，所用时间记为工作寿命；T95-1K指：当器件亮度为1000nit时，亮度衰减至95％所用时间。
由上述测试结果可知，本发明实施例1～3制备的器件的起始亮度远优于对比例1，发光性能更好；且光学寿命显著优于对比例1器件的寿命，稳定性更好。尤其是同时对空穴功能层和电子功能层改进的实施例3器件有更优异的亮度及寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种发光器件，其特征在于，包括相对设置的阳极和阴极，设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，以及设置在所述阳极和所述量子点发光层之间的空穴功能层，设置在所述阴极和所述量子点发光层之间的电子功能层；其中，所述空穴功能层包含空穴传输材料和空穴注入材料的混合材料，所述空穴功能层的厚度选自所述混合材料的腔驻波中原点到第一正波谷之间1/3～2/3横坐标对应的厚度；所述电子功能层的厚度与电子功能材料的腔驻波中第一正波峰对应厚度的差值的绝对值小于等于5纳米；
其中，所述空穴传输材料与所述空穴注入材料的质量比为(10～15)：(85～90)。
2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，
所述空穴功能层的厚度为20～30纳米。
3.如权利要求1或2所述的发光器件，其特征在于，所述空穴传输材料选自：聚(3-烷基噻吩)、1,2,4,5-四(三氟甲基)苯、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类中的至少一种；和/或，
所述空穴注入材料选自：聚(3,4-乙烯二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)、WoO3、MoO3、NiO、V2O5、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、CuS中的至少一种；和/或，
所述电子功能材料选自：ZnO、ZnMgO、ZnMgLiO、ZnInO、ZrO、ZrO2、TiO2、TiO2、SnO2、Ta2O3、NiO、TiLiO、Alq3、3-(联苯-4-基)-5-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三唑、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、2-(4'-叔丁苯基)-5-(4'-联苯基)-1,3,4-恶二唑、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、4,7-二苯基-1,10-菲咯啉中的至少一种；和/或，所述量子点材料选自：蓝光量子点材料、绿光量子点材料中的至少一种。
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