CN115377314A

CN115377314A - 光电器件及其制备方法

Info

Publication number: CN115377314A
Application number: CN202110539307.9A
Authority: CN
Inventors: 马兴远; 王劲
Original assignee: TCL Technology Group Co Ltd
Current assignee: TCL Technology Group Co Ltd
Priority date: 2021-05-18
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2022-11-22

Abstract

本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种光电器件及其制备方法。其中，光电器件包括：依次叠层设置在基板上的第一电极、第一载流子功能层、发光层、第二载流子功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层；其中，表面等离子体层中含有金属纳米颗粒；第一载流子功能层和第二载流子功能层分别独立地为电子功能层或空穴功能层，且第一载流子功能层不同于第二载流子功能层。本申请光电器件，在光电器件的出光顶电极表面构成表面等离子体触媒结构，通过金属电极与金属纳米颗粒的表面等离子体耦合，提高器件的出光效率。通过调节间隙层的厚度和金属纳米颗粒大小，可调节电磁耦合共振强度和波长，提高器件出光效率和出光单色性。

Description

光电器件及其制备方法

技术领域

本申请属于显示技术领域，尤其涉及一种光电器件及其制备方法。

背景技术

量子点电致发光显示技术，由于其波长可调，色彩饱和度高，材料稳定性高，和制备成本低廉等优点，成为了下一代显示技术的最佳候选者。经过了将近二十几年的发展，量子点发光二极管的外量子效率已经由0.01％提升至超过20％，从器件效率方面，量子点发光二极管(QLED)已经相当接近有机发光二极管(OLED)。然而，尽管量子点器件拥有上述的优势，目前器件的性能仍未完全达到产业化的要求，特别是对于蓝色QLED器件来说。目前，QLED的器件结构与OLED相似，由空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层等功能层构成类似p-i-n结的三明治结构，通过平衡电子和空穴的注入，达到高效发光的效果。

由于蓝色量子点的带隙较红绿色量子点带隙宽，电子空穴更加难以注入，启动电压进一步增大，界面电荷积累更加严重，对器件的寿命和效率造成了很大影响。特别是，氧化锌和量子点界面间存在电荷转移现象，且量子点对电子束缚能力低于对空穴的束缚，这导致了氧化锌和量子点界面出的严重的电荷转移现象。同时伴随着蓝色量子点的导带能级的提高，使得电荷转移更加严重。界面间激发电子的转移不仅导致了界面处的电荷积累，而且极大提高了非辐射俄歇复合的概率，严重影响了器件的出光效率、出光单色性等光电性能和寿命。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光电器件及其制备方法，旨在解决现有顶发射QLED器件的出光性能有待提高的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种光电器件，包括：依次叠层设置在基板上的第一电极、第一载流子功能层、发光层、第二载流子功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层；

其中，所述表面等离子体层中含有金属纳米颗粒；所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层分别独立地为电子功能层或空穴功能层，且所述第一载流子功能层不同于所述第二载流子功能层。

第二方面，本申请提供一种光电器件，包括以下步骤：

在基板上制备第一电极；

在所述第一电极背离所述基板的表面制备第一载流子功能层；

在所述第一载流子功能层背离所述第一电极的表面制备发光层；

在所述发光层背离所述第一载流子功能层的表面制备第二载流子功能层；

在所述第二载流子功能层背离所述发光层的表面制备金属电极；

在所述金属电极表面制备间隙层；

在所述间隙层背离所述金属电极的表面制备表面等离子体层，得到所述光电器件；

本申请第一方面提供的光电器件，在光电器件的出光顶电极表面设置间隙层和表面等离子体层，由金属电极、间隙层和表面等离子体层构成表面等离子体触媒结构。一方面，发光层发出的光到达金属电极表面时，不会被金属电极表面的表面等离子体吸收而损耗掉一部分，而是与表面等离子体层中金属纳米颗粒的表面等离子体耦合，进一步地出射到周围环境中，从而减少金属电极表面的表面等离子体对发光层中出射光的吸收，提高器件的出光效率。另一方面，间隙层不但提供金属电极与表面等离子体层之间表面等离子体产生体电磁耦合的间隙，使两者表面等离子体频率接近并产生强烈的电磁耦合；而且电磁耦合的强度可通过调节间隙层的厚度进行调节，提高电磁耦合强度，可进一步提高出光效率。而电磁耦合的共振波长可通过调节金属纳米颗粒尺寸大小进行调节，使电磁耦合的共振波长与器件的发光波长一致，提高器件出光单色性。

本申请第二方面提供的光电器件的制备方法，工艺简单，适用于工业化大规模生产和应用，且制备的光电器件在出光电极表面成表面等离子体触媒结构，使金属电极的表面等离子体与表面等离子体层中金属纳米颗粒的表面等离子体产生强烈的电磁耦合，减少金属电极表面等离子体对器件出射光的吸收，提高器件出光效率。另外，通过调节间隙层的制备厚度可以灵活调节电磁耦合的强度，通过调节表面等离子体层中金属纳米颗粒的尺寸大小可调节电磁耦合的共振波长，从而提高器件的出光效率，并使电磁耦合的共振波长与器件的发光波长一致，提高器件出光单色性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的光电器件的正型结构示意图；

图2是本申请实施例提供的光电器件的反型结构示意图；

图3是本申请实施例提供的光电器件制备方法的流程示意图；

图4是本申请实施例1和对比例5的发光光谱的半峰宽测试图。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例第一方面提供一种光电器件，包括：依次叠层设置在基板上的第一电极、第一载流子功能层、发光层、第二载流子功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层；其中，表面等离子体层中含有金属纳米颗粒；第一载流子功能层和第二载流子功能层分别独立地为电子功能层或空穴功能层，且第一载流子功能层不同于第二载流子功能层。

本申请第一方面提供的光电器件，在光电器件的出光顶电极表面设置间隙层和表面等离子体层，由金属电极、间隙层和表面等离子体层构成表面等离子体触媒结构。当发光层的出射光经过金属电极时会产生比较强的表面等离子体共振，与透明度高的间隙层和表面等离子体层中金属纳米颗粒构成表面等离子体触媒结构，出射光在离子体触媒结构中的金属电极和纳米颗粒表面同时产生较强的表面等离子体，当两者的频率接近时会产生较强的电磁耦合。因此，表面等离子体触媒结构，使得发光层发出的光到达金属电极表面时，不会被金属电极表面的表面等离子体吸收而损耗掉一部分，而是与金属纳米颗粒的表面等离子体耦合，进一步地出射到周围环境中，从而减少金属电极表面的表面等离子体对发光层中出射光的吸收，提高器件的出光效率。另外，间隙层不但提供金属电极与表面等离子体层之间表面等离子体产生体电磁耦合的间隙，使两者表面等离子体频率接近并产生强烈的电磁耦合；而且电磁耦合的强度可通过调节间隙层的厚度进行调节，提高电磁耦合强度，可进一步提高出光效率。而电磁耦合的共振波长可通过调节金属纳米颗粒尺寸大小进行调节，使电磁耦合的共振波长与器件的发光波长一致，提高器件出光单色性。

在一些实施例中，表面等离子体层由金纳米颗粒、银属纳米颗粒、铜属纳米颗粒中的至少一种金属纳米颗粒组成，这些金属纳米颗粒在发光层的出射光的照射下，会在金属纳米颗粒表面产生较强的表面等离子体，有利于与金属电极表面的等离子体产生较强的电磁耦合，从而减少金属电极表面的表面等离子体对发光层中出射光的吸收，提高出光效率。

在一些实施例中，表面等离子体层中，金属纳米颗粒的尺寸为50～150nm。由于金属纳米颗粒的尺寸与表面等离子体共振波长有关，金属纳米颗粒越小对应的表面等离子体共振波长就越短，尺寸为50～150nm的金属纳米颗粒，使金属纳米颗粒的表面等离子体有合适的共振波长，有利于提高器件的性能。若纳米颗粒尺寸过大或过小都会影响金属电极和金属纳米颗粒表面等离子体的电磁耦合，导致器件效率下降，单色性变差。在一些具体实施例中，金属纳米颗粒的尺寸可以是50nm、60nm、70nm、80nm、100nm、120nm、130nm、150nm。

在一些实施例中，表面等离子体层的厚度为50nm～150nm，该厚度的表面等离子体层与金属电极和间隙层之间构成最佳的等离子体的电磁耦合，提高器件性能。本申请实施例金属纳米颗粒在间隙层表面排列形成表面等离子体层，金属纳米颗粒粒径的大小会影响表面等离子体层厚度的高低，金属纳米颗粒的尺寸与表面等离子体共振波长有关，通过对金属纳米颗粒粒径大小的调节，不但可以调节表面等离子体层的厚度，而且可以调节表面等离子体共振波长。

在一些实施例中，金属纳米颗粒在表面等离子体层中的覆盖率为10％～80％，若金属纳米颗粒的覆盖率过低，则会影响金属电极、间隙层和表面等离子体层构成表面等离子体触媒结构，对器件光提取的提升效果不佳；若金属纳米颗粒的覆盖率过高，则在一定程度上会降低器件的出光效率。在一些具体实施例中，表面等离子体层中金属纳米颗粒的覆盖率可以是10～20％、20～30％、30～50％、50～80％等。

本申请实施例对表面等离子体层中金属纳米颗粒的形貌不做具体规定，在一些实施例中，表面等离子体层中，金属纳米颗粒的形貌包括纳米立方体、纳米球、纳米棒、、纳米线、纳米锥、纳米空心球等，这些形貌的金属纳米颗粒在出射光的照射下均能产生较强的表面等离子体。

在一些具体实施例中，表面等离子体层中，表面等离子体层由金纳米颗粒、银属纳米颗粒、铜属纳米颗粒中的至少一种金属纳米颗粒组成；金属纳米颗粒的形貌包括纳米立方体、纳米球、纳米棒、纳米线、纳米锥、纳米空心球中的至少一种；表面等离子体层中，纳米立方体的边长为50～150nm、纳米球的直径为50～150nm、纳米棒的长度为50～150nm、纳米线的长度为50～150nm、纳米锥的高低为50～150nm、纳米空心球的直径为50～150nm。

在一些实施例中，间隙层的透过率不低于90％，透过率高对发光层的出射光吸收破坏作用小。

在一些实施例中，间隙层中包括：聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯亚胺(PEIE)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)中的至少一种材料，这些材料形成的间隙层均有较好的透过率，形成的膜层致密，对发光层的出射光吸收破坏作用小。同时，这些材料制成的间隙层可为金属电极与表面等离子体层之间表面等离子体产生电磁耦合提供合适的间隙，使两者表面等离子体频率接近并产生强烈的电磁耦合。在一些具体实施例中，间隙层由聚苯乙烯磺酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯亚胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)中的至少一种材料制成。

本申请实施例通过调节间隙层的厚度可调节金属电极与表面等离子体层之间表面等离子体产生电磁耦合的强度；间隙层厚度越薄电磁耦合强度越强；间隙层厚度越薄增加了器件整体的厚度，会降低器件出光效率，因此厚度过高或过低都会导致器件性能下降。在一些实施例中，间隙层的厚度为5～50nm，该厚度范围内的间隙层既能够使金属电极与表面等离子体层之间表面等离子体产生较强的电磁耦合，又使得器件有合适的厚度，从而确保了器件的光电性能。在一些具体实施例中，间隙层的厚度可以是5nm、10nm、15nm、20nm、30nm、40nm或者50nm等。

本申请实施例由金属电极、间隙层和表面等离子体层构成的表面等离子体触媒结构，可通过调节间隙层的厚度和金属纳米颗粒尺寸调节电磁耦合共振强度和对应的波长，削减其他波长的光，当发光层的出射光波长与间隙层和表面等离子体层表面等离子体电磁耦合共振波长相同的时候，器件的发光被增强，半峰宽收窄，即出光效率提高、单色性也增强。

在一些实施例中，金属电极的透过率不低于30％，透过率的大小影响器件的效率、可视角度、单色性等性能，若透过率过低，则金属电极对发光层出射光的吸收减损较大，降低了器件的出光效率、可视角度、单色性等性能。在一些具体实施例中，金属电极的透过率为30％～70％。

在一些实施例中，金属电极的厚度为10～50nm，若金属电极过薄，则会影响电极的连续性，导致电阻太高；若金属电极过厚，则会导致器件的出光率太低、可视角度过窄等。在一些具体实施例中，金属电极的厚度可以是10nm、20nm、30nm、40nm、50nm等。

在一些实施例中，金属电极中金属包括Al、Ag、Cu、Mo、Au中的至少一种金属元素，即金属电极的材料包括Al、Ag、Cu、Mo、Au、或它们的合金。在一些实施例中，金属电极的透过率为30％～70％，厚度为10～50nm。

在一些实施例中，第一电极材料的选用不受限制，可选自掺杂金属氧化物，包括但不限于铟掺杂氧化锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、锑掺杂氧化锡(ATO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)、铟掺杂氧化锌(IZO)、镁掺杂氧化锌(MZO)、铝掺杂氧化镁(AMO)中的一种或多种。在另一些实施例中，第一电极材料也可以选自掺杂或非掺杂的透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，包括但不限于AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO₂/Ag/TiO₂、TiO₂/Al/TiO₂、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO₂/Ag/TiO₂、TiO₂/Al/TiO₂中的一种或多种。

本申请实施例中，光电器件不受器件结构的限制，可以是正型结构的器件，也可以是反型结构的器件。

在一些实施例中，光电器件为正型结构，包括依次叠层设置在基板上的第一电极、空穴功能层、发光层、电子功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层；其中，空穴功能层包括设置在阳极和发光层之间的：空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层等；电子功能层包括设置在阴极和发光层之间的：电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层。如附图1所示。在一些具体正型结构器件的实施例中，发光器件包括衬底，设置在衬底表面的阳极，设置在阳极表面的空穴传输层，设置在空穴传输层表面的发光层，设置在发光层表面的电子传输层，设置在电子传输层表面的阴极，设置在阴极表面的间隙层和设置在间隙层表面的表面等离子体层。

在另一些实施例中，光电器件为反型结构，包括依次叠层设置在基板上的第一电极、电子功能层、发光层、空穴功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层；其中，空穴功能层包括设置在阳极和发光层之间的：空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层等；电子功能层包括设置在阴极和发光层之间的：电子传输层、电子注入层和空穴阻挡层。如附图2所示。在一些反型结构器件的实施例中，发光器件包括衬底，设置在衬底表面的阴极，设置在阴极表面的电子传输层，设置在电子传输层表面的发光层，设置在发光层表面的空穴传输层，设置在空穴传输层表面的阳极，设置在阳极表面的间隙层和设置在间隙层表面的表面等离子体层。

在一些实施例中，衬底的选用不受限制，可以采用刚性基板，也可以采用柔性基板。在一些具体实施例中，刚性基板包括但不限于玻璃、金属箔片中的一种或多种。在一些具体实施例中，柔性基板包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯乙烯(PS)、聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(PC)、聚芳基酸酯(PAT)、聚芳酯(PAR)、聚酰亚胺(PI)、聚氯乙烯(PV)、聚乙烯(PE)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、纺织纤维中的一种或多种。

在一些实施例中，第一电极的材料采用上述实施例中材料。

在一些实施例中，空穴注入层包括但不限于有机空穴注入材料、掺杂或非掺杂的过渡金属氧化物、掺杂或非掺杂的金属硫系化合物中的一种或多种。在一些具体实施例中，有机空穴注入材料包括但不限于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、酞菁铜(CuPc)、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷(F4-TCNQ)、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲(HATCN)中的一种或多种。在一些具体实施例中，过渡金属氧化物包括但不限于MoO₃、VO₂、WO₃、CrO₃、CuO中的一种或多种。在一些具体实施例中，金属硫系化合物包括但不限于MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂、CuS中的一种或多种。

在一些实施例中，空穴传输层可选自具有空穴传输能力的有机材料和/或具有空穴传输能力的无机材料。在一些具体实施例中，具有空穴传输能力的有机材料包括但不限于聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚(N,N'双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺)(poly-TPD)、聚(9,9-二辛基芴-共-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺)(PFB)、4,4,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP)、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(TPD)、N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPB)中的一种或多种。在一些具体实施例中，具有空穴传输能力的无机材料包括但不限于掺杂石墨烯、非掺杂石墨烯、C60、掺杂或非掺杂的MoO₃、VO₂、WO₃、CrO₃、CuO、MoS₂、MoSe₂、WS₂、WSe₂、CuS中的一种或多种。

在一些实施例中，发光层中包括量子点材料，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，量子点功能层材料选自：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，量子点功能层材料选自：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，量子点功能层材料选自：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，量子点材料的粒径范围为2～10nm，粒径过小，量子点材料成膜性变差，且量子点颗粒之间的能量共振转移效应显著，不利于材料的应用，粒径过大，量子点材料的量子效应减弱，导致材料的光电性能下降。

在一些实施例中，电子传输层的材料包括但不限于ZnO、TiO₂、SnO、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO、InSnO、Alq₃、Ca、Ba、CsF、LiF、CsCO₃等。

本申请实施例的光电器件可通过以下实施例方法制得。

本申请实施例第二方面提供一种光电器件，包括以下步骤：

S10.在基板上制备第一电极；

S20.在第一电极背离基板的表面制备第一载流子功能层；

S30.在第一载流子功能层背离第一电极的表面制备发光层；

S40.在发光层背离第一载流子功能层的表面制备第二载流子功能层；

S50.在第二载流子功能层背离发光层的表面制备金属电极；

S60.在金属电极表面制备间隙层；

S70.在间隙层背离金属电极的表面制备表面等离子体层，得到光电器件；

其中，表面等离子体层中含有金属纳米颗粒；第一载流子功能层和第二载流子功能层分别独立地为电子功能层或空穴功能层，且第一载流子功能层不同于第二载流子功能层。

本申请第二方面提供的光电器件的制备方法，在基板上依次制备第一电极、第一载流子功能层、发光层、第二载流子功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层，使制备的光电器件中金属电极、间隙层和表面等离子体层构成表面等离子体触媒结构，从而使金属电极的表面等离子体与表面等离子体层中金属纳米颗粒的表面等离子体产生强烈的电磁耦合，减少金属电极表面等离子体对器件出射光的吸收，提高器件出光效率。另外，通过调节间隙层的制备厚度可以灵活调节电磁耦合的强度，通过调节表面等离子体层的尺寸大小可调节电磁耦合的共振波长，从而提高器件的出光效率，并使电磁耦合的共振波长与器件的发光波长一致，提高器件出光单色性。

在一些实施例中，上述步骤S10中，为了得到高质量的发光器件，沉积有第一电极的基板需要经过预处理过程，具体的处理步骤包括：将ITO导电玻璃等基板用清洁剂清洗，初步去除表面存在的污渍，随后依次在去离子水、丙酮、无水乙醇、去离子水中分别超声清洗20min，以除去表面存在的杂质，最后用高纯氮气吹干，即可得到沉积有第一电极的基板。

在一些实施例中，上述步骤S20或者S40中，制备空穴传输层的步骤包括：在沉积有电极的基板或者发光层表面上，将配制好的空穴传输材料的溶液通过滴涂、旋涂、浸泡、涂布、打印、蒸镀等工艺沉积成膜；通过调节溶液的浓度、沉积速度和沉积时间来控制膜厚，然后在适当温度下热退火处理。

在一些实施例中，上述步骤S30中，制备量子点发光层的步骤包括：在已沉积空穴传输层的基板或者沉积有电子传输层的基板上，将配制好一定浓度的发光物质溶液通过滴涂、旋涂、浸泡、涂布、打印、蒸镀等工艺沉积成膜，通过调节溶液的浓度、沉积速度和沉积时间来控制发光层的厚度，约20～60nm，在适当温度下干燥。

在一些实施例中，上述步骤S40或者S20中，制备电子传输层的步骤包括：在已沉积量子点发光层的基板或者沉积有电极的基板上，将配制好一定浓度的金属氧化物或者有机传输材料溶液通过滴涂、旋涂、浸泡、涂布、打印、蒸镀等工艺沉积成膜，通过调节溶液的浓度、沉积速度(优选地，转速在3000～5000rpm之间)和沉积时间来控制电子传输层的厚度，约20～60nm，然后在150℃～200℃的条件下退火成膜，充分去除溶剂。

在一些实施例中，上述步骤S50中，金属电极制备的步骤包括：将沉积完各功能层的衬底置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层金属，形成金属电极。

在一些实施例中，上述步骤S60中，制备间隙层的步骤包括：在干燥的惰性气氛下，在金属电极的表面沉积聚苯乙烯磺酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯亚胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)中的至少一种材料的溶液，退火在金属电极表面形成间隙层。在一些具体实施例中，溶液的浓度为1～3mg/ml。在一些具体实施例中，沉积方式采用旋涂，旋涂转速为2000～4000转每分钟，旋涂时间30s～120s。在一些具体实施例中，退火条件为，在温度为100℃～200℃的条件下，退火10～30min。

在一些实施例中，上述步骤S70中，制备表面等离子体层的步骤包括：在间隙层的表面通过旋涂等方式沉积金属纳米颗粒的溶液，退火在间隙层的表面形成表面等离子体层。在一些具体实施例中，旋涂转速为2000～4000转每分钟，旋涂时间30s～120s。在一些具体实施例中，退火条件为，在温度为60℃～150℃的条件下，退火5～50min。在一些具体实施例中，金属纳米颗粒的溶液的浓度为3～8mg/ml。

在一些实施例中，金属纳米颗粒包括：金纳米颗粒、银属纳米颗粒、铜属纳米颗粒中的至少一种。

在一些实施例中，金属纳米颗粒的形貌包括纳米立方体、纳米球、纳米棒中的至少一种。

在一些实施例中，金属纳米颗粒的尺寸为50～150nm。

在一些实施例中，表面等离子体层的厚度为50nm～150nm。

在一些实施例中，间隙层的厚度为5～50nm。

在一些实施例中，金属电极的透过率不低于30％，优选为30％～70％。

在一些实施例中，金属电极的厚度为10～50nm。

在一些实施例中，金属电极中包括Al、Ag、Cu、Mo、Au中的至少一种金属元素。

在一些实施例中，第一电极包括：铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌、铝掺杂氧化镁中的至少一种。

本身上述实施例的有益效果在前文均有详细论述，在此不再赘述。

在进一步实施例中，将得到的QLED器件进行封装处理，封装处理可采用常用的机器封装，也可以采用手动封装。优选的，封装处理的环境中，氧含量和水含量均低于0.1ppm，以保证器件的稳定性。

为使本申请上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本申请实施例光电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

一种顶发射光电器件，包括以下制备步骤：

1、在基板上蒸镀ITO/Ag/ITO做第一电极，ITO的厚度都为20nm，Ag厚度为140nm，之后UVO(紫外光臭氧)清洗15min，清洗表面的同时改善表面浸润度，并提高ITO的功函数。

2、在ITO上旋涂一层PEDOT:PSS做空穴注入层，旋涂转速为4000转每分钟，旋涂40s，之后在150℃退火15min，整个步骤在空气中进行。

3、在空穴注入层上旋涂一层TFB做空穴传输层，TFB溶解在氯苯中，浓度为8mg/ml，旋涂转速为3000转每分钟，旋涂时间30s，之后在150℃下退火20min，整个步骤在手套箱中进行。

4、在空穴传输层上旋涂量子点发光层，量子点溶解在正辛烷中，浓度为10mg/ml，转速为3000转每分钟，旋涂30s，之后在100℃下加热20min，该步骤在手套箱中进行。

5、在量子点层上旋涂氧化锌做电子传输层，氧化锌溶解在乙醇中，浓度为30mg/ml，旋涂转速为3000转每分钟，旋涂时间30s，之后在80℃下加热20min，该步骤在手套箱中进行。

6、在氧化锌电子传输层上蒸镀30nm的Ag做金属电极。

7、在Ag电极上旋涂一层TFB做间隙层，TFB溶解在氯苯中，浓度为2mg/ml，旋涂转速为3000转每分钟，旋涂时间30s，之后在150℃下退火20min，整个步骤在手套箱中进行，间隙层厚度30nm。

8、在间隙层上旋涂银立方体纳米颗粒，银纳米颗粒边长约为120nm，银纳米颗粒溶解在乙醇中，浓度为5mg/ml，旋涂转速为3000转每分钟，旋涂时间30s，之后在80℃下加热5min，该步骤在手套箱中进行，得到顶发射光电器件。

实施例2

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：金属电极的厚度为20nm。

实施例3

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：间隙层旋涂转速为2000转每分钟，厚度40nm

实施例4

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：间隙层旋涂转速为4000转每分钟，厚度22nm。

实施例5

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：银纳米颗粒边长约为150nm的银颗粒。

实施例6

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：银纳米颗粒边长约为80nm的银颗粒。

对比例1

一种顶发射光电器件，包括以下制备步骤：

①在基板上蒸镀ITO/Ag/ITO做第一电极，ITO的厚度都为20nm，Ag厚度为140nm，之后UVO(紫外光臭氧)清洗15min，清洗表面的同时改善表面浸润度，并提高ITO的功函数。

②在ITO上旋涂一层PEDOT:PSS做空穴注入层，旋涂转速为4000转每分钟，旋涂40s，之后在150℃退火15min，整个步骤在空气中进行。

③在空穴注入层上旋涂一层TFB做空穴传输层，TFB溶解在氯苯中，浓度为8mg/ml，旋涂转速为3000转每分钟，旋涂时间30s，之后在150℃下退火20min，整个步骤在手套箱中进行。

④在空穴传输层上旋涂量子点发光层，量子点溶解在正辛烷中，浓度为10mg/ml，转速为3000转每分钟，旋涂30s，之后在100℃下加热20min，该步骤在手套箱中进行。

⑤在量子点层上旋涂氧化锌做电子传输层，氧化锌溶解在乙醇中，浓度为30mg/ml，旋涂转速为3000转每分钟，旋涂时间30s，之后在80℃下加热20min，该步骤在手套箱中进行。

⑥在氧化锌电子传输层上蒸镀30nm的Ag做金属电极，得到顶发射光电器件。

对比例2

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：银纳米颗粒边长约为30nm。

对比例3

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：银纳米颗粒边长约为160nm。

对比例4

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：间隙层的厚度3nm。

对比例5

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：间隙层的厚度52nm。

对比例6

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：金属电极的厚度8nm。

对比例7

一种顶发射光电器件，其与实施例1的区别在于：金属电极的厚度52nm。

进一步的，为了验证本申请实施例的进步性，对实施例1～6和对比例1～7顶发射发光器件的电流效率、T95(1000nit)寿命和发光光谱的半峰宽分别进行了测试，其中，电流效率和T95(1000nit)与出光效率有直接联系，出光效率越高，电流效率和T95越大；发光光谱的半峰宽(FWHM)越窄出光单色度越高，实施例1和对比例5的发光光谱的半峰宽测试图如附图4所示，其中，横坐标为波长，纵坐标为归一化强度。测试结果如下表1所示：

表1

由上述测试结果可知，本申请实施例1～6和对比例1比较可知，实施例1～6的顶发射光电器件通过在顶发射器件的金属电极之上引入间隙层和表面等离子体层，与金属电极构成表面等离子体触媒结构，通过量子点发光层、半透明的薄层金属和最表层纳米颗粒之间的强烈的表面等离子体耦合，减少了表面等离子体对光的吸收，将光提取到器件的外表面，提高了器件整体的出光效率。具体地，量子点层发出的光到达金属电极表面时，不会被金属电极表面的表面等离子体吸收而损耗掉一部分，而是与金属纳米颗粒的表面等离子体耦合，进一步地出射到周围环境中，提高了器件的出光效率和出光单色性。

另外，由实施例1～6和对比例2～7比较可知，当金属纳米颗粒的边长过短(对比例2)或者过长(对比例3)时，器件的半峰宽变宽，T95(1000nit)寿命变短，电流效率降低。当间隙层过薄(对比例4)或者过薄(对比例5)时，器件的半峰宽变宽，T95(1000nit)寿命变短，电流效率降低。当金属电极过薄(对比例6)时，器件容易短路，无法正常点亮；而当金属电极过厚(对比例7)时，器件的半峰宽变宽，T95(1000nit)寿命变短，电流效率降低。通过调节间隙层的厚度、金属纳米颗粒的尺寸大小、金属电极的厚度等，均可以调节电磁耦合的强度及共振波长，从而影响器件的出光效率和出光单色性。实施例1是最优条件，半峰宽最窄，单色性最好；其他条件不是最优条件，半峰宽都较实施例1宽，单色性差。可见，通过选择合适的间隙层厚度和金属纳米颗粒直径，可以调节电磁耦合的共振波长，使其与器件的发光波长保持一致，可以进一步地提高QLED器件的出光单色性。本申请实施例当金属纳米颗粒的尺寸为50～150nm、间隙层的厚度为5～50nm、金属电极的厚度为10～50nm时，制备的顶发射光电器件有更有的光电性能。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种光电器件，其特征在于，包括：依次叠层设置在基板上的第一电极、第一载流子功能层、发光层、第二载流子功能层、金属电极、间隙层和表面等离子体层；

2.如权利要求1所述的光电器件，其特征在于，所述表面等离子体层由金纳米颗粒、银属纳米颗粒、铜属纳米颗粒中的至少一种金属纳米颗粒组成；

和/或，所述表面等离子体层的厚度为50nm～150nm；

和/或，所述金属纳米颗粒在所述表面等离子体层中的覆盖率为10％～80％；

和/或，所述金属纳米颗粒的形貌包括纳米立方体、纳米球、纳米棒、纳米线、纳米锥、纳米空心球中的至少一种；

和/或，所述金属纳米颗粒的尺寸为50nm～150nm。

3.如权利要求1或2所述的光电器件，其特征在于，所述间隙层中包括：聚苯乙烯磺酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯亚胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)中的至少一种材料；

和/或，所述间隙层的透过率不低于90％；

和/或，所述间隙层的厚度为5nm～50nm。

4.如权利要求3所述的光电器件，其特征在于，所述金属电极的透过率不低于30％；

和/或，所述金属电极的厚度为10nm～50nm；

和/或，所述金属电极中包括Al、Ag、Cu、Mo、Au中的至少一种金属元素；

和/或，所述间隙层由聚苯乙烯磺酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯亚胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)中的至少一种材料制成。

5.如权利要求1或4所述的光电器件，其特征在于，所述第一电极包括：ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO、AMO、AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO₂/Ag/TiO₂、TiO₂/Al/TiO₂、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO₂/Ag/TiO₂、TiO₂/Al/TiO₂中的至少一种。

6.一种光电器件，其特征在于，包括以下步骤：

在基板上制备第一电极；

在所述金属电极表面制备间隙层；

7.如权利要求6所述的光电器件，其特征在于，制备所述间隙层的步骤包括：在干燥的惰性气氛下，在所述金属电极的表面沉积聚苯乙烯磺酸钠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯亚胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)中的至少一种材料的溶液，退火在所述金属电极表面形成所述间隙层；

和/或，所述间隙层的透过率不低于90％。

8.如权利要求6或7所述的光电器件，其特征在于，制备表面等离子体层的步骤包括：在所述间隙层的表面沉积金属纳米颗粒的溶液，退火在所述间隙层的表面形成所述表面等离子体层。

9.如权利要求8所述的光电器件，其特征在于，所述金属纳米颗粒包括：金纳米颗粒、银属纳米颗粒、铜属纳米颗粒中的至少一种；

和/或，所述金属纳米颗粒的尺寸为50nm～150nm；

和/或，所述表面等离子体层的厚度为50nm～150nm。

10.如权利要求9所述的光电器件，其特征在于，所述间隙层的厚度为5nm～50nm；

和/或，所述金属电极的透过率不低于30％；

和/或，所述金属电极的厚度为10nm～50nm；

和/或，所述第一电极包括：ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO、AMO、AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO₂/Ag/TiO₂、TiO₂/Al/TiO₂、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO₂/Ag/TiO₂、TiO₂/Al/TiO₂中的至少一种。