CN114171695A - 一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管及其制备方法，二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，透明导电层与电源的负极相连，不透光电极层与电源的正极相连；空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到，光敏剂材料与空穴传输材料的重量百分比为1~50:50~99，空穴传输层的厚度为5~100nm。本发明提供的方法制备得到的二极管，掺杂了光敏剂的空穴传输层作为光转化层，减少金属电极等不透光电极的吸光发热，同时生成额外空穴载流子，提高了器件内空穴的数目，使空穴和电子数目更加平衡，综合提升了器件的电致发光效率、稳定性及使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及发光器件技术领域，尤其涉及一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
面对世界范围内日益凸显的能源问题，量子点发光二极管具有耗电量少、寿命长、无污染等特点，已经成为节能环保、发展低碳经济的重要手段之一。量子点的光谱波长可通过调节量子点材料尺寸、元素种类及配比实现连续调控，相比有机发光材料，无机量子点材料稳定性高、发光光谱窄、荧光寿命长，在今后照明显示领域中颇具市场竞争力。
然而，量子点发光二极管还有许多方面需要改进。第一，量子点发光二极管发光效率的提升，有赖于空穴和电子的平衡，然而现在的量子点发光二极管的空穴数目往往少于电子的数目。空穴传输层的空穴迁移率很低，较低的迁移率会使空穴的注入受限，单位时间内注入发光层的空穴数目少于电子数目，从而引起电荷不平衡。大量的电子不能参与辐射复合，使器件的效率较低。第二，传统倒置量子点发光二极管在工作时，从量子点发光层发出的光射向器件的四面八方，一部分光透过电子/空穴功能层和透明电极也就是从出光面射出，另一部分光经过空穴/电子功能层射向不透光的电极。由于电极是不透光的，射向不透光电极的光会不断的在器件内部发生一系列反射、折射，最终被不透光电极吸收产生焦耳热，严重影响了器件的工作寿命、光电性能和稳定性。
发明内容
为解决上述技术问题，提高量子发光二极管的发光效率，本发明第一方面提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到。
其中，所述空穴传输层通过以下步骤制备得到：
（1）将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；
（2）采用旋涂、丝网印刷或喷墨打印方式，在所述量子点发光层表面涂覆步骤（1）制备得到的共混溶液；
（3）退火去除残留溶剂，制备得到掺杂光敏剂的空穴传输层。
其中，所述空穴传输层通过以下方法制备得到：将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后转移到真空蒸镀系统中，使其受热升华沉积在所述量子点发光层表面， 制备得到掺杂光敏剂的空穴传输层。
其中，所述光敏剂材料与所述空穴传输材料的重量百分比为1~50:50~99。
优选地，所述光敏剂材料与所述空穴传输材料的重量百分比为15~35:65~85。
进一步优选地，所述光敏剂材料与所述空穴传输材料的重量百分比为18:82，20:80，22:78，25:75，28:72，30:70，33:67。
其中，所述空穴传输层的厚度为5~100nm。
优选地，所述空穴传输层的厚度为30~70nm。
进一步优选地，所述空穴传输层的厚度为35nm，40nm，45nm，50nm，55nm，60nm，65nm。
其中，所述空穴传输材料选自有机材料中聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺](Poly-TPD)、聚乙烯基咔唑(PVK)、聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)- alt-(4，4′-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)] (TFB)中的任意一种或是几种的组合，或选自无机材料金属氧化物纳米颗粒。
其中，所述光敏剂材料选自2，4，5，6-四（9-咔唑基）间苯二腈（4CzIPN）、2，4，7-三硝基-9-芴酮（TNF）、酞菁锌（ZnPc）、2-[2-{5-[4-(二丁氨基)苯基]-2，4-二烯戊亚基}-1，1-二氧带-1-苯并噻吩-3(二氢)-亚基]丙二晴(DBM)、C60或(2，4，7-三硝基-9-亚芴基)丙二腈(TNFDM)中的任意一种或几种的组合。
其中，所述透明导电层基底选自玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜树脂、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚碳酸脂、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；
所述透明导电层阴极材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、金属纳米线阳极、石墨烯薄膜或碳纳米管薄膜中的任意一种；
所述电子传输层材料选自氧化锌、掺镁氧化锌或二氧化钛中的任意一种或几种的组合；
所述量子点发光层中的量子点为紫外光、可见光、红外光等各个波段的发光量子点，包括但不限于钙钛矿、III-V族、碳、硅各种发光量子点；
所述空穴注入层材料选自三氧化钼、PEDOT:PSS、聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类或三苯甲烷类中的任意一种；
所述不透光电极材料选自铝、银或铝银合金中的任意一种。
其中，所述透明导电层阴极的厚度为10~100nm，所述电子传输层的厚度为20~100nm，所述量子点发光层的厚度为20~30nm，所述空穴注入层的厚度为35~45nm，所述不透光电极的厚度为10~150nm。
本发明第二方面提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖阴极的透明导电基底置于在超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇对透明基底进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在透明导电层表面，即步骤（1）清洗后的覆盖了阴极的透明导电基底表面采用旋涂、丝网印刷、蒸镀或喷墨打印方式处理电子传输材料得到电子传输层；
（3）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面采用旋涂、丝网印刷、蒸镀或喷墨打印方式处理量子点材料得到量子点发光层；
（4）制备空穴传输层：可选用下述两种方法中的任意一种：
第一种：先将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；再采用旋涂、丝网印刷或喷墨打印方式，在所述量子点发光层表面涂覆所述共混溶液；最后退火去除残留溶剂，得到掺杂光敏剂的空穴传输层；
第二种：将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后转移到真空蒸镀系统中，使其受热升华沉积在所述量子点发光层表面， 制备得到掺杂光敏剂的空穴传输层。
（5）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上采用旋涂、丝网印刷、蒸镀或喷墨打印方式处理空穴注入材料得到空穴注入层；
（6）制备不透光电极层：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀金属，得到阳极层；
（7）封装：将上述器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
本发明的有益效果：
本发明通过利用光敏剂的吸光特性，在倒置器件工作时，光敏剂吸收从发光层射向金属阴极的这部分光并转化为空穴载流子与电子载流子，在外加电压的作用下，电子载流子流向阳极，空穴载流子向量子点发光层移动与来自电子传输层的电子进行复合发光。这样掺杂了光敏剂的空穴传输层也作为光转化层，减少金属等不透光电极吸光发热，同时生成额外空穴载流子，提高器件内空穴的数目，使空穴和电子数目更加平衡，综合提升量子点发光二极管的电致发光效率、器件的稳定性及使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中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方式，对应本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管的结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的掺杂光敏剂的倒置量子点发光机理示意图；
图3是本发明实施例1提供的掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管的制备工艺流程图；
图4是本发明实施例1提供的方法制备得到的倒置量子点发光二极管中TNF的紫外吸收光谱图。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
实施例1
本发明提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，如图1所示，所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连。所述透明导电层采用覆盖了铟掺杂氧化锡导电薄膜的玻璃，铟掺杂氧化锡导电薄膜的厚度为60nm；所述电子传输层采用掺镁氧化锌，厚度为40nm；所述量子点发光层采用CdSe/ZnS蓝光量子点材料，厚度为30nm；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到，所述空穴传输材料采用聚乙烯基咔唑（PVK），所述光敏剂采用2,4,7-三硝基-9-芴酮（TNF），PVK与TNF的重量百分比为5:95，厚度为40nm；所述空穴注入层采用三氧化钼，厚度为10nm；所述不透光电极层采用金属铝电极，厚度为100nm。
实施例1提供的倒置量子点发光二极管通过以下方法制备得到，制备工艺流程图如图3所示：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖了铟掺杂氧化锡导电薄膜的玻璃基底置于超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在制备了透明导电薄膜的玻璃基底上采用旋涂方式处理掺镁氧化锌得到厚度为40nm的电子传输层；
（3）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面采用旋涂方式处理CdSe/ZnS蓝光量子点材料得到厚度为30nm的量子点发光层；
（4）制备空穴传输层：先将聚乙烯基咔唑（PVK）和2,4,7-三硝基-9-芴酮（TNF）按重量百分比为5:95混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；再采用旋涂方式，在所述量子点发光层表面涂覆所述共混溶液；最后退火去除残留溶剂，得到厚度为40nm的掺杂光敏剂TNF的空穴传输层；
（5）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上采用蒸镀方式处理三氧化钼得到厚度为10nm的空穴注入层；
（7）制备不透光金属电极：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀金属铝，得到厚度为100nm的阳极层；
（8）封装：将上述得到的器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
本发明通过利用光敏剂的吸光特性，在倒置器件工作时，光敏剂吸收从发光层射向金属阴极的这部分光并转化为空穴载流子与电子载流子，如图2所示，在外加电压的作用下，电子载流子流向阳极，空穴载流子向量子点发光层移动与来自电子传输层的电子进行复合发光。这样掺杂了光敏剂的空穴传输层也作为光转化层，减少不透光电极吸光发热，同时生成额外空穴载流子，提高器件内空穴的数目，使空穴和电子数目更加平衡，综合提升量子点发光二极管的电致发光效率、器件的稳定性及使用寿命。
在实施例1中，如图4紫外吸收光谱图所示，TNF是良好的蓝光波段光敏剂，具有利于成膜的极高的溶解度，而且TNF具有强吸电基羰基和三个硝基，结构稳定，性能优越，产生光生载流子效率高。在器件工作时，利用TNF的吸光特性，吸收从蓝光量子点发光层射向金属阴极的这部分光并将吸收的光子转化为载流子，使倒置的蓝光量子点发光二极管的电致发光效率、器件的稳定性及使用寿命得到提升。
实施例2
本发明提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连。所述透明导电层采用覆盖了氟掺杂氧化锡导电薄膜的聚萘二甲酸乙二醇酯，氟掺杂氧化锡导电薄膜厚度为30nm；所述电子传输层采用氧化锌，厚度为50nm；所述量子点发光层采用钙钛矿量子点材料，厚度为30nm；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到，所述空穴传输材料采用聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺]，所述光敏剂采用2，4，5，6-四（9-咔唑基）间苯二腈，聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺]与2，4，5，6-四（9-咔唑基）间苯二腈的重量百分比为20:80，厚度为50nm；所述空穴注入层采用PEDOT:PSS，厚度为35nm；所述不透光电极层采用金属银电极，厚度为100nm。
实施例2提供的倒置量子点发光二极管通过以下方法制备得到：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖了氟掺杂氧化锡导电薄膜的聚萘二甲酸乙二醇酯基底置于超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在制备了透明导电薄膜的聚萘二甲酸乙二醇酯基底上采用旋涂方式处理氧化锌得到厚度为50nm的电子传输层；
（3）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面旋涂钙钛矿量子点材料得到厚度为30nm的量子点发光层；
（4）制备空穴传输层：先将聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺]和2，4，5，6-四（9-咔唑基）间苯二腈按重量百分比为20:80混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；再采用旋涂方式，在所述量子点发光层表面涂覆所述共混溶液；最后退火去除残留溶剂，得到厚度为50nm掺杂光敏剂2，4，5，6-四（9-咔唑基）间苯二腈的空穴传输层；
（5）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上旋涂PEDOT:PSS，退火后得到厚度为35nm的空穴注入层；
（7）制备不透光金属电极：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀金属银，得到厚度为100nm的阳极层；
（8）封装：将上述得到的器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
实施例3
本发明提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连。所述透明导电层采用覆盖了铟掺杂氧化锡导电薄膜的聚对苯二甲酸乙二醇脂，铟掺杂氧化锡导电薄膜的厚度为50nm；所述电子传输层采用二氧化钛，厚度为80nm；所述量子点发光层采用碳量子点材料，厚度为30nm；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到，所述空穴传输材料采用聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)- alt-(4，4′-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)]，所述光敏剂采用酞菁锌，聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)- alt-(4，4′-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)]与酞菁锌的重量百分比为50:50，厚度为60nm；所述空穴注入层采用聚对苯撑乙烯类，厚度为45nm；所述不透光电极层采用铝银合金电极，厚度为120nm。
实施例3提供的倒置量子点发光二极管通过以下方法制备得到：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖了铟掺杂氧化锡导电薄膜的聚对苯二甲酸乙二醇脂基底置于超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在制备了透明导电薄膜的聚对苯二甲酸乙二醇脂基底上旋涂二氧化钛，退火后得到厚度为80nm的电子传输层；
（4）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面旋涂碳量子点材料，退火后得到厚度为30nm的量子点发光层；
（5）制备空穴传输层：先将聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)- alt-(4，4′-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)]和酞菁锌按重量百分比为50:50混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；在所述量子点发光层表面涂覆所述共混溶液；最后退火去除残留溶剂，得到厚度为60nm掺杂光敏剂酞菁锌的空穴传输层；
（6）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上旋涂聚对苯撑乙烯溶液，退火后得到厚度为45nm的空穴注入层；
（7）制备不透光金属电极：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀铝银合金，得到厚度为120nm的阳极层；
（8）封装：将上述得到的器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
实施例4
本发明提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连。所述透明导电层采用覆盖了石墨烯导电薄膜的聚甲基丙烯酸甲酯，石墨烯透明导电薄膜的厚度为50nm；所述电子传输层采用掺镁氧化锌，厚度为20nm；所述量子点发光层采用硅量子点材料，厚度为40nm；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到，所述空穴传输材料采用聚乙烯基咔唑，所述光敏剂采用2-[2-{5-[4-(二丁氨基)苯基]-2，4-二烯戊亚基}-1，聚乙烯基咔唑与2-[2-{5-[4-(二丁氨基)苯基]-2，4-二烯戊亚基}-1的重量百分比为30:70，厚度为50nm；所述空穴注入层采用聚噻吩，厚度为38nm；所述不透光电极层采用金属银电极，厚度为90nm。
实施例4提供的倒置量子点发光二极管通过以下方法制备得到：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖了石墨烯导电薄膜的聚甲基丙烯酸甲酯基底置于超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在制备了透明导电薄膜的聚甲基丙烯酸甲酯基底上旋涂掺镁氧化锌，退火后得到厚度为20nm的电子传输层；
（4）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面采用喷墨方式处理硅量子点材料得到厚度为40nm的量子点发光层；
（5）制备空穴传输层：先将聚乙烯基咔唑和2-[2-{5-[4-(二丁氨基)苯基]-2，4-二烯戊亚基}-1按重量百分比为30:70混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；再采用喷墨方式，在所述量子点发光层表面涂覆所述共混溶液；最后退火去除残留溶剂，得到厚度为50nm掺杂光敏剂2-[2-{5-[4-(二丁氨基)苯基]-2，4-二烯戊亚基}-1的空穴传输层；
（6）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上旋涂聚噻吩，退火后得到厚度为38nm的空穴注入层；
（7）制备不透光金属电极：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀金属银，得到厚度为90nm的阳极层；
（8）封装：将上述得到的器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
实施例5
本发明提供了一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连。所述透明导电层采用覆盖了碳纳米管导电薄膜的聚酰亚胺衬底，碳纳米管薄膜的厚度为100nm；所述电子传输层采用氧化锌，厚度为60nm；所述量子点发光层采用CdSe/ZnS蓝光量子点材料，厚度为30nm；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到，所述空穴传输材料采用聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺]，所述光敏剂采用C60，聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]与C60的重量百分比为40:60，厚度为80nm；所述空穴注入层采用三苯甲烷，厚度为42nm；所述不透光电极层采用金属铝电极，厚度为120nm。
实施例5提供的倒置量子点发光二极管通过以下方法制备得到：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖了碳纳米管导电薄膜的聚酰亚胺衬底置于超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在制备了透明导电薄膜的聚酰亚胺衬底上采用旋涂方式处理氧化锌得到厚度为60nm的电子传输层；
（3）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面采用旋涂方式处理CdSe/ZnS蓝光量子点材料得到厚度为30nm的量子点发光层；
（4）制备空穴传输层：先将聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺]溶液和C60溶液按重量百分比为40:60混合后，旋涂在所述量子点发光层表面，退火后制备得到厚度为80nm的掺杂光敏剂C60的空穴传输层；
（5）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上采用旋涂方式处理三苯甲烷得到厚度为42nm的空穴注入层；
（6）制备不透光金属电极：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀金属铝，得到厚度为120nm的阳极层；
（7）封装：将上述得到的器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
为了验证光敏剂的掺杂浓度对倒置量子点发光二极管性能的影响，以下以实施例1为参考，控制其他工艺及参数不变，通过调整光敏剂材料与空穴传输材料的重量百分比，设置第一租对比试验，如表1。
从表1可以看出，当光敏剂材料与空穴传输材料的重量百分比在15：85~35:65之间时，二极管的发光效率、稳定性和使用寿命最优，这主要是因为在这个掺杂范围内吸收的蓝光转化为载流子的效率较高使得空穴和电子的数目相对较为平衡，且膜的质量较好，提升了器件的外量子效率及工作寿命。光敏剂掺杂比例过小对于器件的改善不明显，光敏剂掺杂过量会导致空穴材料与光敏剂材料之间分相，使膜的粗糙程度随之上升，进一步影响器件的性能和寿命。因此，光敏剂材料与空穴传输材料的重量百分比优选15：85~35:65。
为了验证空穴传输层的厚度对倒置量子点发光二极管性能的影响，以下以实施例1为参考，控制其他工艺及参数不变，通过调整空穴传输层的制备工艺得到不同厚度的空穴传输层，设置第二租对比试验，如表2。
从表2 可以看出，当空穴传输层的厚度在30~70nm之间时，二极管的发光效率、稳定性和使用寿命最优，这是因为在该厚度范围内的空穴传输层可以充分吸收从量子点发光层射向不透光电极的光，从而将光子转化为载流子，促进空穴与电子平衡，且使得空穴传输层可以均匀的覆盖在量子点层上，使器件性能达到最优。当空穴传输层的厚度过薄时，空穴传输层不能有效覆盖住量子点层，不能很好的起到传输空穴的作用，器件膜的粗糙程度也会变高，影响器件性能；当空穴传输层的厚度过厚时，会使得器件起亮电压变高，器件的电流也会变大，导致器件温度升高，容易产生击穿现象，影响器件稳定性和寿命。因此，空穴传输层的厚度优选30~70nm。
以上实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都是属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：所述发光二极管从出光面包括依次层叠设置的透明导电层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和不透光电极层，所述透明导电层与电源的负极相连，所述不透光电极层与电源的正极相连；所述空穴传输层由空穴传输材料掺杂光敏剂材料制备得到。
2.根据权利要求1所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于，所述空穴传输层通过以下步骤制备得到：
（1）将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；
（2）采用旋涂、丝网印刷或喷墨打印方式，在所述量子点发光层表面涂覆步骤（1）制备得到的共混溶液；
（3）退火去除残留溶剂，制备得到掺杂光敏剂的空穴传输层。
3.根据权利要求1所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于，所述空穴传输层通过以下方法制备得到：将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后转移到真空蒸镀系统中，使其受热升华沉积在所述量子点发光层表面，制备得到掺杂光敏剂的空穴传输层。
4.根据权利要求2或3所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：所述光敏剂材料与所述空穴传输材料的重量百分比为1~50:50~99。
5.根据权利要求2或3所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：所述空穴传输层的厚度为5~100nm。
6.根据权利要求1~3中任意一项权利要求所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：所述空穴传输材料选自有机材料中聚[双(4-苯基) (4-丁基苯基)胺]、聚乙烯基咔唑、聚[(9，9-二正辛基芴基-2，7-二基)- alt-(4，4′-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)]中的任意一种或是几种的组合，或选自无机材料金属氧化物纳米颗粒。
7.根据权利要求1~3中任意一项权利要求所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：所述光敏剂材料选自2，4，5，6-四（9-咔唑基）间苯二腈、2，4，7-三硝基-9-芴酮、酞菁锌、2-[2-{5-[4-(二丁氨基)苯基]-2，4-二烯戊亚基}-1，1-二氧带-1-苯并噻吩-3(二氢)-亚基]丙二晴、C60或(2，4，7-三硝基-9-亚芴基)丙二腈中的任意一种或几种的组合。
8.根据权利要求1~3中任意一项权利要求所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：
所述透明导电层基底选自玻璃、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜树脂、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚碳酸脂、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种；
所述透明导电层阴极材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、金属纳米线阳极、石墨烯薄膜或碳纳米管薄膜中的任意一种；
所述电子传输层材料选自氧化锌、掺镁氧化锌或二氧化钛中的任意一种或几种的组合；
所述量子点发光层中的量子点为紫外光、可见光、红外光等各个波段的发光量子点，包括但不限于钙钛矿、III-V族、碳、硅各种发光量子点；
所述空穴注入层材料选自三氧化钼、PEDOT:PSS、聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类或三苯甲烷类中的任意一种；
所述不透光电极材料选自铝、银或铝银合金中的任意一种。
9.根据权利要求1~3中任意一项权利要求所述的一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管，其特征在于：所述透明导电层阴极的厚度为10~100nm，所述电子传输层的厚度为20~100nm，所述量子点发光层的厚度为20~30nm，所述空穴注入层的厚度为35~45nm，所述不透光电极的厚度为10~150nm。
10.一种掺杂光敏剂的倒置量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）清洗透明导电基底：将覆盖了阴极的透明导电基底置于在超声波中，分别用去离子水加洗洁精、去离子水、丙酮和异丙醇对透明基底进行清洗，然后放入酒精中浸泡，并用擦镜纸擦拭干净，最后放在紫外臭氧机中照射；
（2）制备电子传输层：在透明导电层表面，即步骤（1）清洗后的透明导电基底表面采用旋涂、丝网印刷、蒸镀或喷墨打印方式处理电子传输材料得到电子传输层；
（3）制备量子点发光层：在所述电子传输层表面采用旋涂、丝网印刷、蒸镀或喷墨打印方式处理量子点材料得到量子点发光层；
（4）制备空穴传输层：可选用下述两种方法中的任意一种：
第一种：先将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后采用磁力搅拌器搅拌，过滤后得到共混溶液；再采用旋涂、丝网印刷或喷墨打印方式，在所述量子点发光层表面涂覆所述共混溶液；最后退火去除残留溶剂，得到掺杂光敏剂的空穴传输层；
第二种：将空穴传输材料和光敏剂材料按一定比例混合后转移到真空蒸镀系统中，使其受热升华沉积在所述量子点发光层表面， 制备得到掺杂光敏剂的空穴传输层；
（5）制备空穴注入层：在所述空穴传输层上采用旋涂、丝网印刷、蒸镀或喷墨打印方式处理空穴注入材料得到空穴注入层；
（6）制备不透光电极层：将上述步骤处理好的器件放在真空蒸镀机中，蒸镀金属，得到阳极层；
（7）封装：将上述器件进行封装，得到倒置量子点发光二极管。
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Citations (7)
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| CN113540368A (zh) * | 2020-04-20 | 2021-10-22 | Tcl科技集团股份有限公司 | 复合材料及其制备方法和量子点发光二极管 |
-
2021
- 2021-12-15 CN CN202111528521.0A patent/CN114171695A/zh active Pending
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