CN117580386A - 一种光电器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了光电器件及其制备方法、显示装置。本申请的光电器件包括:依次层叠设置的阳极、第一空穴功能层、发光层及阴极;其中,所述第一空穴功能层包括第一空穴功能材料以及导电骨架材料,至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中。所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中,使所述导电骨架材料与空穴功能材料具有较大的接触面积,提供电荷传输通道,且缩短阳极与空穴功能层的电荷传输路径,提高空穴功能层的空穴传输的能力,降低光电器件的电阻,提高光电器件的载流子平衡性,提高光电器件的性能。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,尤其涉及一种光电器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
目前广泛使用的光电器件为有机电致发光器件(OLED)和量子点电致发光器件(QLED)。传统的OLED和QLED器件结构主要包括阳极、空穴功能层、发光层、电子功能层及阴极。在电场的作用下,光电器件的阳极产生的空穴和阴极产生的电子发生移动,分别向空穴传输层和电子传输层注入,最终迁移到发光层,当二者在发光层相遇时,产生能量激子,从而激发发光分子最终产生可见光。
然而,目前QLED等光电器件的发光效率与寿命等性能不佳,制约着光电器件在显示技术领域的广泛应用。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种光电器件及其制备方法、显示装置,旨在一定程度上改善现有的光电器件器件性能不佳的问题。
本申请实施例是这样实现的,提供一种光电器件,所述光电器件包括:依次层叠设置的阳极、第一空穴功能层、发光层及阴极;其中,所述第一空穴功能层包括第一空穴功能材料以及导电骨架材料,至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中。
可选的,在本申请的一些实施例中,述第一空穴功能层由所述第一空穴功能材料以及所述导电骨架材料组成。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述导电骨架材料包括石墨烯,所述石墨烯选自氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种,其中,所述还原氧化石墨烯中含氧官能团被还原比例≥40%;和/或所述导电骨架材料为片状,片径为30~150nm。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述石墨烯中包括掺杂元素,所述掺杂元素选自氮、硫、磷中的至少一种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一空穴功能层中还包括碳量子点。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述碳量子点的平均粒径范围为1~10nm;和/或所述碳量子点的表面连接有配体,所述配体选自-COOH、-OH、-NH2、-SH中的至少一种;和/或所述碳量子点与所述导电骨架材料的质量比为(0.025-0.5):1。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一空穴功能层中至少部分所述导电骨架材料与所述阳极接触连接;和/或所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层一侧的表面;和/或所述导电骨架材料在沿所述阳极向所述发光层方向上的最大尺寸小于等于所述第一空穴功能层的厚度。
可选的,在本申请的一些实施例中,还包括:第二空穴功能层,所述第二空穴功能层设置在所述第一空穴功能层和所述发光层之间;其中,所述第二空穴功能层覆盖所述第一空穴功能层;和/或,所述导电骨架材料延伸至所述第二空穴功能层中;和/或,所述导电骨架材料在沿所述阳极向所述发光层方向上的最大尺寸大于等于所述第一空穴功能层的厚度且小于等于所述第一空穴功能层与所述第二空穴功能层的总厚度。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一空穴功能材料选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、酞菁铜、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种;其中,所述过渡金属氧化物包括NiO、MoO2、WO3、CuO中的一种或多种;所述金属硫系化合物包括MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS中的一种或多种;和/或所述第二空穴功能层包括第二空穴功能材料,所述第二空穴功能材料选自聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、聚乙烯咔唑、聚(N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺)、聚(9,9-二辛基芴-共-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺、4,4’-二(9-咔唑)联苯、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺、N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、Spiro-NPB、Spiro-TPD、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、P型氮化镓、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种;和/或所述阳极选自碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述碳电极的材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种;所述掺杂或非掺杂金属氧化物电极的材料选自ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的至少一种;所述复合电极的材料选自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以及ZnS/Al/ZnS中的至少一种;和/或所述阴极选自金属电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的至少一种;和/或所述发光层的材料为有机发光材料或量子点发光材料,所述有机发光材料选自二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、发蓝色光的TBPe荧光材料、发绿色光的TTPA荧光材料、发橙色光的TBRb荧光材料及发红色光的DBP荧光材料中的至少一种,所述量子点发光材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、ZnSeSTe、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdSeSTe、CdZnSeSTe及CdZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种,所述核壳结构的量子点的核选自所述单一结构量子点中的任意一种,所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
相应的,本申请实施例还提供一种光电器件的制备方法,所述制备方法包括:在阳极上设置导电骨架材料,形成具有间隙的导电骨架层;在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架层中的所述间隙,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层;在所述第一空穴功能层上依次形成层叠的发光层及阴极;或者所述制备方法包括如下步骤:提供依次层叠的阴极及发光层;在所述发光层上设置导电骨架材料,形成具有间隙的导电骨架层;在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架层的所述间隙,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层;在所述第一空穴功能层上形成阳极。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述导电骨架层通过以下步骤形成:将所述导电骨架材料分散在溶剂中,得到导电骨架材料分散液,通过溶液法在所述阳极或发光层上形成前驱膜层,对前驱膜层干燥处理,得到所述导电骨架层。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述导电骨架材料分散液中所述导电骨架材料的浓度为1~20mg/mL;和/或所述溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙二醇、去离子水、氯仿、氯苯、氯萘、二氯代苯、二氯代苯中的一种或多种;和/或所述导电骨架材料分散液中还包括碳量子点,所述碳量子点在所述导电骨架材料分散液中的浓度为0.5~5mg/mL;和/或所述干燥处理为负压干燥或冷冻干燥,所述负压干燥的压力为10Pa~0.01Pa,所述冷冻干燥的压力为10~0.001Pa,温度为-150~-10℃。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述干燥之后还包括:退火处理,所述退火处理的温度为150~200℃,时间为5~20min。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一空穴功能层和所述发光层之间还形成有第二空穴功能层;和/或在所述发光层上设置导电骨架材料,形成导电骨架之前,还包括:在所述发光层上形成界面修饰层。
相应的,本申请实施例还提供一种显示装置,所述显示装置包括:如上述的光电器件,或者如上述的光电器件的制备方法制备得到的光电器件。
本申请的光电器件包括依次层叠设置的阳极、第一空穴功能层、发光层及阴极;其中,所述第一空穴功能层包括第一空穴功能材料以及导电骨架材料,至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中。所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中,使所述导电骨架材料与空穴功能材料具有较大的接触面积,提供电荷传输通道,且缩短阳极与空穴功能层的电荷传输路径,提高空穴功能层的空穴传输的能力,降低光电器件的电阻,提高光电器件的载流子平衡性,提高光电器件的性能。
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是本申请提供的一种光电器件一实施例的结构示意图;
图2是本申请提供的一种光电器件另一实施例的结构示意图;
图3是本申请提供的一种光电器件又一实施例的结构示意图
图4为本申请提供的一种光电器件的制备方法一实施例的流程示意图;
图5为本申请提供的一种光电器件的制备方法另一实施例的流程示意图;
图6是步骤S11的结构示意图;
图7是量子点发光二极管件对应电学性能的J-V曲线(即电流密度-电压曲线);
图8是量子点发光二极管件对应电学性能的C.E.-L曲线(即电流效率-亮度曲线)。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。此外,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请,并不用于限制本申请。在本申请中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外,在本申请的描述中,术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的形式存在;应当理解,以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁,不应理解为对本发明范围的硬性限制;因此,应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如,应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围,例如从1到3,从1到4,从1到5,从2到4,从2到6,从3到6等,以及所述范围内的单一数字,例如1、2、3、4、5及6,此不管范围为何皆适用。另外,每当在本文中指出数值范围,是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
光电器件的发光效率与寿命等性能与多种因素有关,比如空穴-电子注入不平衡也是影响光电器件的发光效率与寿命等性能不佳的因素之一。目前光电器件中,电子迁移性率往往大于空穴迁移率,造成空穴的注入不足以及过多的电子注入,即载流子失衡,从而导致发光层出现电子积累的现象。普遍认为,过多的电荷积累,会增大非发光复合的几率,如通过俄歇复合的过程损失能量,因而极大影响器件性能的稳定性。基于此,本申请提供一种光电器件及显示装置,以提高光电器件的发光效率与寿命等性能,具体如下。
请参阅图1-图3,图1是本申请提供的一种光电器件一实施例的结构示意图,图2是本申请提供的一种光电器件另一实施例的结构示意图,图3是本申请提供的一种光电器件又一实施例的结构示意图。
光电器件100可以为有机电致发光器件或量子点电致发光器件。所述光电器件100包括阳极10、第一空穴功能层20、发光层30及阴极40。所述第一空穴功能层20的材料包括第一空穴功能材料以及导电骨架材料,至少部分所述第一空穴功能材料填充至所述导电骨架材料形成的间隙中。需要说明的是,该间隙可以是导电骨架材料自身的间隙,例如导电骨架材料自身具有导电网络结构或多空隙三维导电结构,至少部分空穴功能材料填充在导电骨架材料自身所形成的空隙中;或者,该间隙可以是导电骨架材料之间形成的间隙,至少部分空穴功能材料填充在导电骨架材料之间形成的空隙中;又或者,该间隙即包括导电骨架材料自身的间隙,又包括导电骨架材料之间形成的间隙。
本实施例中,所述导电骨架材料能够提高所述第一空穴功能层20的导电性、以及缩短阳极10与第一空穴功能层20的电荷传输路径,进而达到提高第一空穴功能层20的空穴传输的能力,降低光电器件100的电阻,提高光电器件100的载流子平衡性,从而提高光电器件100的性能。而所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中,使所述导电骨架材料与空穴功能材料具有较大的接触面积,较大的接触面积能够进一步促进空穴的传输,提高空穴传输性能。
在一实施例中,所述导电骨架材料包括石墨烯,所述石墨烯选自氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种。所述导电骨架材料还可以为掺杂石墨烯,所述掺杂石墨烯包含所述石墨烯和掺杂元素,所述掺杂元素选自氮、硫、磷中的至少一种。氧化石墨烯(graphene oxide,GO)与还原氧化石墨烯(reduced graphene oxide,rGO)均具有片层状结构,表面均含有氧官能团。氧化石墨烯含有的氧官能团的数量大于还原氧化石墨烯含有的氧官能团的数量。具体的,还原氧化石墨烯与氧化石墨烯中含有的氧官能团的数量之比小于等于60%,比如两者的氧官能团的数量之比可以为50%、40%、30%等。
具体的,还原氧化石墨烯可以通过对氧化石墨烯进行还原形成,当氧化石墨烯含有的氧官能团有40%或超过40%被还原时,即氧官能团被还原的比例大于等于40%时,则可认为氧化石墨烯被还原成了还原氧化石墨烯。
本实施例中,具有片状结构氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种作为所述导电骨架材料,在所述第一空穴功能层20中形成了具有多空隙的三维的所述导电骨架,第一空穴功能材料可以填充至所述导电骨架的空隙中,使所述导电骨架材料与空穴功能材料具有较大的接触面积,提供电荷传输通道,从而提高空穴传输性能。
在一实施例中,所述导电骨架材料为片状,片径为30~150nm,比如30~50nm、50~70nm、70~100nm、100~120nm、120~150nm、30~100nm、70~150nm等。
在一具体实施例中,所述导电骨架材料的片径为70~150nm,相较片径为30~100nm具有更好的导电性。
本实施例中,所述导电骨架材料一方面能够提高所述第一空穴功能层20的导电性、以及缩短阳极10与第一空穴功能层20的电荷传输路径,进而达到提高第一空穴功能层20的空穴传输的能力,降低光电器件100的电阻,提高光电器件100的载流子平衡性,从而提高光电器件100的性能。另一方面,纳米片状的氧化石墨烯与还原氧化石墨烯的边缘活性高,易形成含氧、氮、硫等官能团,与ITO或金属等电极材料相比,不会形成尖端放电,因此第一空穴功能层20中包括所述导电骨架材料,能够避免光电器件100因局部电流过大而被击穿。
在一实施例中,所述第一空穴功能层20中至少部分所述导电骨架材料与所述阳极10接触连接;和/或所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层30一侧的表面;和/或所述导电骨架材料在沿所述阳极10向所述发光层30方向上的最大尺寸小于等于所述第一空穴功能层20的厚度。
在一具体实施例中,所述第一空穴功能层20中至少部分所述导电骨架材料与所述阳极10接触连接,从而在所述第一空穴功能层20内部形成导电通道,能够在发光层30中电子过多累积并跃迁到所述第一空穴功能层20时,将跃迁到所述第一空穴功能层20的电子通过所述导电通道直接且快速传输至阳极10,避免电子在所述第一空穴功能层20中累积或运动对所述第一空穴功能层20的负面影响,同时也避免跃迁至所述第一空穴功能层20的电子与所述第一空穴功能层20中的空穴在所述第一空穴功能层20中进行复合,造成对所述第一空穴功能层20的破坏。
在另一具体实施例中,所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层30一侧的表面,即所述导电骨架材料不与所述发光层30接触,避免将所述发光层30中的载流子通过所述导电骨架材料传输至所述第一空穴功能层20甚至传输至所述阳极10,从而影响所述发光层30中载流子的复合,造成所述发光层30中激子分离以及激子猝灭,从而影响所述光电器件100的发光效率等性能。
在又一具体实施例中,所述第一空穴功能层20中至少部分所述导电骨架材料与所述阳极10接触连接,且所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层30一侧的表面。
在一具体实施例中,所述导电骨架材料在沿所述阳极10向所述发光层30方向上的最大尺寸小于等于所述第一空穴功能层20的厚度。换言之,所述第一空穴功能层20中,可以只有部分所述第一空穴功能材料填充至所述导电骨架材料形成的间隙中,还有部分所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层30一侧的表面,或者,部分所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述阳极10一侧的表面,或者部分所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层30一侧的表面且部分所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述阳极10一侧的表面。
在一实施例中,所述第一空穴功能层20由第一空穴功能材料以及导电骨架材料组成。
在其他实施例中,所述第一空穴功能层20的材料除了包括空穴功能材料以及导电骨架材料之外,还可以包括其他材料。
在一具体实施例中,所述第一空穴功能层20中还包含碳量子点(Carbon QuantumDots,CQDs)。所述碳量子点也称为碳点或碳纳米点,是尺寸较小(一般平均粒径小于等于20nm)的碳颗粒,碳量子点的化学结构可以是sp2和sp3的杂化碳结构。
本实施例中,所述第一空穴功能层20的材料包括第一空穴功能材料、导电骨架材料以及碳量子点。具有导电性的所述碳量子点填充至所述导电骨架材料形成的间隙和空隙中可形成导电网络结构,增大了与空穴功能材料的接触面积,为所述导电骨架材料与所述第一空穴功能材料之间的能级提供了过渡,提高了所述导电骨架材料与所述第一空穴功能材料的能级匹配度。同时,所述碳量子点具有较好的带隙调控能力,具体的,可通过改变其粒径的大小和碳量子点表面的配体以达到调控能级的目的。所述第一空穴功能材料、导电骨架材料以及碳量子点相互协同作用,使得所述第一空穴功能层20具有良好的导电性、能级匹配性,从而提高光电器件100的性能。
其中,所述碳量子点的平均粒径范围可以为1~10nm,比如1~3nm、3~5nm、5~8nm、8~10nm等。此平均粒径范围可以更加均匀地填充至所述导电骨架的空隙中。
在一实施例中,所述第一空穴功能层20中,所述碳量子点与所述导电骨架材料的质量比为(0.025-0.5):1。比如(0.025-0.05):1、(0.05-0.1):1、(0.1-0.3):1、(0.3-0.5):1等。
在一实施例中,所述碳量子点的表面还可以连接有配体,所述配体选自羧基配体(-COOH)、羧基配体(-OH)、胺基配体(-NH2)、巯基配体(-SH)中的至少一种。
在上述实施例中,所述第一空穴功能材料可以为具有空穴传输性能的材料,也可以为具有空穴注入性能的材料。相应的,所述第一空穴功能层可以包括空穴传输层和/或空穴注入层。
在一实施例中,参阅图2和图3,所述光电器件100还包括第二空穴功能层50,所述第二空穴功能层50设置在所述第一空穴功能层20与所述发光层30之间。
其中,所述第二空穴功能层50覆盖所述第一空穴功能层20;和/或,所述导电骨架材料延伸至所述第二空穴功能层50中;和/或,所述导电骨架材料在沿所述阳极10向所述发光层30方向上的最大尺寸大于等于所述第一空穴功能层20的厚度且小于等于所述第一空穴功能层20与所述第二空穴功能层50的总厚度。
在一实施例中,结合图2,所述第二空穴功能层50覆盖所述第一空穴功能层20,则所述导电骨架材料只存在于所述第一空穴功能层20中。
在一实施例中,结合图3,所述导电骨架材料延伸至所述第二空穴功能层50中,则所述第一空穴功能层20和所述第二空穴功能层50中均包括所述导电骨架材料,所述导电骨架材料贯穿所述第一空穴功能层20与所述第二空穴功能层50之间的界面,且所述导电骨架材料形成的导电通道将所述第一空穴功能层20和第二空穴功能层50连通,从而将由发光层30跃迁到所述第二空穴功能层50的电子快速传输至所述阳极10中,减小甚至避免电子对所述第一空穴功能层20以及所述第二空穴功能层50产生负面影响,同时提高了电荷在所述第二空穴功能层50中的传输能力。
在一实施例中,所述导电骨架材料在沿所述阳极10向所述发光层30方向上的最大尺寸大于等于所述第一空穴功能层20的厚度且小于等于所述第一空穴功能层20与所述第二空穴功能层50的总厚度,即所述第一空穴功能层20和所述第二空穴功能层50中均包括所述导电骨架材料。
在一实施例中,所述第一空穴功能材料可以选自聚(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(TCATA)、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)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、Spiro-NPB、Spiro-TPD、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、P型氮化镓、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种。
在另一实施例中,所述第一空穴功能材料也可以为具有空穴注入能力的材料,选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、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)、酞菁铜(CuPc)、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种;其中,所述过渡金属氧化物包括NiO、MoO2、WO3、CuO中的一种或多种;所述金属硫系化合物包括MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS中的一种或多种。
进一步的,所述第二空穴功能层50包括第二空穴功能材料,所述第二空穴功能材料可以选自聚(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(TCATA)、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)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、Spiro-NPB、Spiro-TPD、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、P型氮化镓、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种。
在一具体实施例中,所述第一空穴功能材料为有机空穴功能材料,所述有机空穴功能材料可充分分散至所述导电骨架材料形成的间隙中,与石墨烯等导电骨架材料相互协同作用,提高所述第一空穴功能层20的成膜性及膜层均匀性,得到导电性良好,能级更匹配的所述第一空穴功能层20,最终实现光电器件100的性能的提升。进一步的,所述碳量子点与所述导电骨架材料以及有机空穴功能材料也能相互协同,进一步提高所述第一空穴功能层20的成膜性及膜层均匀性。
在一实施例中,所述阳极10可以选自碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述碳电极的材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种;所述掺杂或非掺杂金属氧化物电极的材料选自ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的至少一种;所述复合电极的材料选自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以及ZnS/Al/ZnS中的至少一种。其中,“/”表示层叠结构,例如复合电极AZO/Ag/AZO表示AZO层、Ag层和AZO层组成的三层层叠设置的复合结构的电极。
在一实施例中,所述阴极40可以选自金属电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的至少一种。其中,“/”表示层叠结构,例如复合电极AZO/Ag/AZO表示AZO层、Ag层和AZO层组成的三层层叠设置的复合结构的电极。
在一实施例中,所述发光层30的材料为有机发光材料或量子点发光材料,所述有机发光材料选自二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、发蓝色光的TBPe荧光材料、发绿色光的TTPA荧光材料、发橙色光的TBRb荧光材料及发红色光的DBP荧光材料中的至少一种,所述量子点发光材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、ZnSeSTe、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdSeSTe、CdZnSeSTe及CdZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种,所述核壳结构的量子点的核选自所述单一结构量子点中的任意一种,所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
可以理解的,当所述发光层30的材料为有机发光材料时,所述光电器件100为有机电致发光器件。当所述发光层30的材料为量子点发光材料时,所述光电器件100为量子点电致发光器件。
进一步的,所述光电器件100还可以包括电子功能层60,所述电子功能层60设置在所述发光层30与所述阴极40之前。所述电子功能层60包括电子传输层(图未示)和/或电子注入层(图未示)。在所述电子功能层60包括电子传输层和电子注入层两层时,所述电子传输层靠近所述发光层30一侧设置,所述电子注入层靠近所述阴极40一侧设置。
所述电子传输层的材料可以为本领域已知用于电子传输层的材料。例如,可以选自但不限于无机纳米晶材料、掺杂无机纳米晶材料、有机材料中的一种或多种。无机纳米晶材料可以包括:氧化锌、二氧化钛、二氧化锡、氧化铝、氧化钙、二氧化硅、氧化镓、氧化锆、氧化镍、三氧化二锆中的一种或多种,掺杂无机纳米晶材料包括氧化锌掺杂物、二氧化钛掺杂物、二氧化锡掺杂物的一种或多种,其中,掺杂无机纳米晶材料为掺杂其他元素的无机材料,掺杂元素选自于Mg、Ca、Li、Ga、Al、Co、Mn等,掺杂比例可以为0~50%;有机材料可以包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛中的一种或两种。
在一实施例中,所述电子传输层的材料选自于包括或未包括配体的ZnO、TiO2、SnO2、Ta2O3、ZrO2、NiO、TiLiO、ZnAlO、ZnO、ZnSnO、ZnLiO、InSnO中的一种或多种。
所述电子注入层的材料为本领域已知用于电子注入层的材料,例如可以选自但不限于LiF/Yb、RbBr、ZnO、Ga2O3、Cs2CO3、Rb2CO3中的至少一种。
可以理解,所述光电器件100除上述各功能层外,还可以增设一些常规用于光电器件的有助于提升光电器件性能的功能层,例如电子阻挡层、空穴阻挡层和/或界面修饰层等。
可以理解,所述光电器件100的各层的材料以及厚度可以依据光电器件100的发光需求进行相应的设置和调整。
所述光电器件100还包括基板(图未示)。所述基板可以为刚性基板或柔性基板。所述刚性基板可以是陶瓷材料或各类玻璃材料等。所述柔性基板可以由聚酰亚胺薄膜(PI)及其衍生物、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)或二亚苯基醚树脂等材料形成的基板。
可以理解,所述光电器件100可以为正置光电器件或倒置光电器件。当所述光电器件100为正置光电器件时,所述基板结合于所述阳极10的远离所述发光层30的一侧。当所述光电器件100为倒置光电器件时,所述基板结合于所述阴极40的远离所述发光层30的一侧。
请进一步参阅图4,图4为本申请提供的一种光电器件的制备方法一实施例的流程示意图。本实施例中的光电器件的制备方法,包括如下步骤:
步骤S11:在所述阳极上设置导电骨架材料形成具有间隙的导电骨架层;
步骤S12:在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架层中的所述间隙,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层;
步骤S13:在所述第一空穴功能层上依次形成层叠的发光层及阴极。
本实施例中制备得到的光电器件为正置光电器件。
参阅图5,图5为本申请提供的一种光电器件的制备方法另一实施例的流程示意图。本实施例中的光电器件的制备方法,包括如下步骤:
步骤S21:提供依次层叠的阴极及发光层;
步骤S22:在所述发光层上设置导电骨架材料,形成具有间隙的导电骨架层;
步骤S23:在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架层的所述间隙,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层;
步骤S24:在所述第一空穴功能层上形成阳极。
本实施例中制备得到的光电器件为倒置光电器件。
上述两个实施例中,通过先在所述阳极或所述发光层上形成具有间隙的导电骨架层,然后在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分第一空穴功能材料填充至所述间隙中,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层,提高了所述第一空穴功能层的导电性、以及缩短阳极与第一空穴功能层的电荷传输路径,进而达到提高第一空穴功能层的空穴传输的能力,降低光电器的电阻,提高光电器件的载流子平衡性,从而提高光电器件的性能。进一步的,所述导电骨架材料为氧化石墨烯与还原氧化石墨烯时,纳米片状的氧化石墨烯与还原氧化石墨烯的边缘活性高,易形成含氧、氮、硫等官能团,与ITO或金属等电极材料相比,不会形成尖端放电,因此空穴功能层中包括所述导电骨架材料,能够避免光电器件局部电流过大而击穿。
其中,阳极、导电骨架材料、第一空穴功能材料、第一空穴功能层、发光层及阴极可以参考所述光电器件100中对应的相关描述,此处不进行赘述。
在一实施例中,所述第一空穴功能层中至少部分所述导电骨架材料与所述阳极接触连接;和/或所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层一侧的表面;和/或所述导电骨架材料在沿所述阳极向所述发光层方向上的最大尺寸小于等于所述第一空穴功能层的厚度。具体可以参考所述光电器件100中对应的相关描述,此处不进行赘述。
所述导电骨架层通过以下步骤形成:将所述导电骨架材料分散在溶剂中,得到导电骨架材料分散液,通过溶液法在所述阳极或发光层上形成前驱膜层,对前驱膜层干燥处理,得到所述导电骨架层。
参阅图6,图6是步骤S11的结构示意图。在一实施例中,所述步骤S11具体包括如下步骤:将所述导电骨架材料分散在溶剂中,得到导电骨架材料分散液,将所述导电骨架材料分散液通过溶液法设置到所述阳极上形成前驱膜层,对前驱膜层干燥处理,得到所述导电骨架。
在一实施例中,所述步骤S22具体包括如下步骤:将所述导电骨架材料分散在溶剂中,得到导电骨架材料分散液,将所述导电骨架材料分散液通过溶液法设置到所述阳极上形成前驱膜层,对前驱膜层干燥处理,得到所述导电骨架。
上述两个实施例中:所述溶剂为极性溶剂,所述极性溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(DHF)、乙二醇、去离子水、氯仿、氯苯(CB)、氯萘(CN)、二氯代苯(DCB)、二氯代苯(DCM)中的一种或多种。其中,N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(DHF)、乙二醇、去离子水等溶剂的极性较强,而氯仿、氯苯(CB)、氯萘(CN)、二氯代苯(DCB)、二氯代苯(DCM)等的极性较弱,为弱极性溶剂。
具体的,所述导电骨架材料分散液中所述导电骨架材料的浓度为1~20mg/mL,比如1~5mg/m、5~10mg/mLL、10~15mg/mL、15~20mg/mL等。此浓度范围的所述导电骨架材料分散液通过所述溶液法设置形成所述导电骨架时,提高所述导电骨架材料分散液的分散度和分散均匀性。
在一具体实施例中,所述导电骨架材料为所述氧化石墨烯,所述导电骨架材料分散液中的溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(DHF)、乙二醇、去离子水等极性较强的溶剂;所述导电骨架材料为所述还原氧化石墨烯,所述导电骨架材料分散液中的溶剂选自氯仿、氯苯(CB)、氯萘(CN)、二氯代苯(DCB)、二氯代苯(DCM)等弱极性溶剂。
在一实施例中,所述导电骨架材料分散液中还包括碳量子点,即所述导电骨架材料分散液中包含所述导电骨架材料、所述碳量子点以及所述溶剂。所述碳量子点的相关描述可以参考所述光电器件100中的相关内容,此处不进行赘述。所述碳量子点在所述导电骨架材料分散液中的浓度为0.5~5mg/mL,比如0.5~1mg/mL、1~2mg/mL、2~3mg/mL、3~4mg/mL、4~5mg/mL等。进一步的,所述碳量子点的用量在满足浓度为0.5~5mg/mL的同时,还需要同时满足所述碳量子点与所述导电骨架材料的质量比为20~80%,从而在实现所述碳量子点的作用的同时,提高所述碳量子点以及所述导电骨架材料的分散性,避免聚沉。
其中,所述干燥可以为负压干燥或冷冻干燥,以去除所述导电骨架材料分散液中的溶剂,形成所述导电骨架。
所述负压干燥的压力范围在10~0.001Pa,比如10~1Pa、1~0.1Pa、0.1~0.01Pa、0.01~0.001Pa等;所述负压干燥的时间可以根据所述导电骨架材料分散液中的溶剂的种类进行确定。通常干燥的时间通常大于等于20min,比如10min~30min、30min~1h、1h~1.5h、1.5h~2h、2h~2.5h等,以更加充分和彻底的去除所述溶剂。具体的,所述负压干燥的温度可以为室温25℃左右。
所述冷冻干燥的压力为10~0.001Pa,比如10~1Pa、1~0.1Pa、0.1~0.05Pa、0.05~0.01Pa等;所述冷冻干燥的温度为-150℃~-10℃,比如-150℃~-100℃、-100℃~-80℃、-80~-50℃、-50~-20℃、-20~-10℃等。此温度范围进行冷冻干燥,可以直接将所述导电骨架材料分散液中的溶剂冷冻成固态,并在负压下由固态直接升华呈气态被抽出,得到所述导电骨架。所述冷冻干燥的时间可以根据所述导电骨架材料分散液中的溶剂的种类进行确定。通常干燥的时间通常大于等于30min,比如30min~1h、1h~1.5h、1.5h~2h、2h~2.5h、2.5h~5h等,以更加充分和彻底的去除所述溶剂。
所述冷冻干燥相较于所述负压干燥,能够减小片状的所述导电骨架材料堆积,能够有效形成多空隙三维的所述导电骨架,提高所述导电骨架的孔隙率,提高所述导电骨架材料与所述第一空穴功能材料的接触面积,提高所述第一空穴功能层的导电性。
在一实施例中,所述干燥处理之后还包括退火处理。所述退火处理的温度为150~200℃,时间为5~20min。具体的,所述导电骨架材料为氧化石墨烯时,通过所述退火处理可以提高所述氧化石墨烯的还原程度,从而提高所述导电骨架的导电性。
所述正置光电器件的制备方法中:
所述步骤S13:
在一实施例中,所述第一空穴功能材料全部填充在所述导电骨架层中,所述导电骨架层在沿着所述阳极向着所述发光层方向上的最大尺寸等于所述第一空穴功能层的厚度,则所述导电骨架层贯穿所述第一空穴功能层,与所述阳极和所述发光层均接触连接。
在另一实施例中,至少部分第一空穴功能材料填充至所述导电骨架层中,还可以有部分第一空穴功能材料盖设在所述导电骨架层上,所述导电骨架层的厚度小于所述第一空穴功能层的厚度,而所述导电骨架层设置在所述阳极上,因此所述导电骨架材料一定与所述阳极接触,而与发光层不接触。所述导电骨架在所述第一空穴功能层内部形成导电通道,在发光层中电子过多累积并跃迁到所述第一空穴功能层时,将跃迁到所述第一空穴功能层的电子通过导电通道传输至阳极,降低对所述第一空穴功能层的负面影响,同时也避免跃迁至所述第一空穴功能层的电子与所述第一空穴功能层中的空穴在所述第一空穴功能层中进行复合,造成对所述第一空穴功能层的破坏。而所述导电骨架与发光层不接触,避免所述导电通道将所述发光层中的电子直接导出至阳极,影响所述发光层中电子与空穴的复合,影响所述光电器件发光性能。
在一实施例中,所述第一空穴功能层为空穴传输层,所述空穴传输层包括所述导电骨架和空穴传输材料,至少部分所述空穴传输材料填充在所述导电骨架中形成空穴传输层。其中,所述导电骨架的厚度小于等于所述第一空穴功能层的厚度,即所述导电骨架的厚度小于等于所述空穴传输层的厚度。进一步的,所述光电器件还包括空穴注入层。相应的,所述步骤S11具体可以为:提供阳极和空穴注入层,在所述空穴注入层上设置导电骨架材料,形成导电骨架。
在另一实施例中,所述第一空穴功能层为空穴注入层,所述步骤S13具体包括:在所述导电骨架上设置空穴注入材料,使至少部分空穴注入材料填充至所述导电骨架中,形成空穴注入层。其中,所述导电骨架的厚度小于等于所述第一空穴功能层的厚度,即所述导电骨架的厚度小于等于所述空穴注入层的厚度。进一步的,所述光电器件还包括空穴传输层。在所述步骤S14具体可以为:在所述空穴注入层上依次形成层叠的空穴传输层、发光层及阴极。
在所述第一空穴功能层为空穴注入层时,所述光电器件还可以包括第二空穴功能层,所述第二空穴功能层设置在所述第一空穴功能层与所述发光层之间,所述第二空穴功能层可以为开空穴传输层。
其中,所述第二空穴功能层覆盖所述第一空穴功能层;和/或,所述导电骨架材料延伸至所述第二空穴功能层中;和/或,所述导电骨架材料在沿所述阳极向所述发光层方向上的最大尺寸大于等于所述第一空穴功能层的厚度且小于等于所述第一空穴功能层与所述第二空穴功能层的总厚度。具体可以参考所述光电器件100中对应的相关描述,此处不进行赘述。
在一具体实施例中,所述步骤S13具体可以包括:在所述导电骨架上依次设置空穴注入材料,使空穴注入材料填充至所述导电骨架层中,形成空穴注入层;在所述空穴注入层上设置空穴传输材料,使至少部分所述空穴传输材料填充值所述导电骨架层中,形成空穴传输层。相应的,步骤S14中的所述发光层设置在所述空穴传输层上。
在另一具体实施例中,所述导电骨架层的厚度大于所述空穴注入层的厚度,且小于等于所述空穴注入层与所述空穴传输层的厚度之和,从而使所述导电骨架完全导通所述空穴注入层,而至少部分连通所述空穴传输层,以将所述空穴传输层中的多余电子传输至所述阳极中,减小甚至避免电子对所述空穴注入层以及所述空穴传输层产生负面影响,同时提高了电荷在所述空穴传输层中的传输能力。
在一实施例中,所述步骤S13具体包括:在所述导电骨架层上设置空穴功能材料与碳量子点的混合材料,使至少部分所述混合材料填充至所述导电骨架中,形成空穴功能层。
所述倒置光电器件的制备方法中:
所述步骤S23:
在一实施例中,所述第一空穴功能材料全部填充在所述导电骨架层中,所述导电骨架在沿着所述阳极向着所述发光层方向上的最大尺寸等于所述第一空穴功能层的厚度,则所述导电骨架中贯穿所述第一空穴功能层,与所述阳极和所述发光层均接触连接。
在另一实施例中,至少部分第一空穴功能材料填充至所述导电骨架中,还可以有部分第一空穴功能材料盖设在所述导电骨架上,所述导电骨架的厚度小于所述第一空穴功能层的厚度,而所述导电骨架设置在所述发光层上,因此所述导电骨架一定与所述发光层接触,而与所述阳极不接触。
进一步的,所述在所述发光层上设置导电骨架材料,形成导电骨架层之前,还包括:在所述发光层上形成界面修饰层;所述导电骨架层形成在所述界面修饰层上。通过在所述发光层上先形成一层界面修饰层,然后在所述界面修饰层上形成所述导电骨架层,避免所述导电骨架材料直接与所述发光层接触,从而避免所述导电骨架材料将所述发光层中的电子和空穴等载流子直接导出,影响所述发光层中电子与空穴的复合,造成激子分离以及激子猝灭,从而影响所述光电器件的发光效率等发光性能。在一具体实施例中,所述界面修饰层可以包含空穴传输材料或者电子阻挡材料等。
在一具体实施例中,所述第一空穴功能层为空穴注入层。所述步骤S23具体包括:在所述导电骨架上设置空穴注入材料,使至少部分空穴注入材料填充至所述导电骨架中,形成空穴注入层。其中,所述导电骨架的厚度小于等于所述第一空穴功能层的厚度,即所述导电骨架的厚度小于等于所述空穴注入层的厚度。进一步的,所述光电器件还包括空穴传输层。所述步骤S21具体可以为:提供层叠的阴极、发光层及空穴传输层。所述步骤S22中的所述导电骨架形成在所述空穴传输层上。
在另一具体实施例中,所述第一空穴功能层为空穴传输层,所述空穴传输层包括所述导电骨架和空穴传输材料,至少部分所述空穴传输材料填充在所述导电骨架中形成空穴传输层。其中,所述导电骨架的厚度小于等于所述第一空穴功能层的厚度,即所述导电骨架的厚度小于等于所述空穴传输层的厚度。进一步的,所述光电器件还包括空穴注入层。相应的,所述步骤S4具体可以为:在所述空穴传输层上形成层叠的空穴注入层和阳极。
在又一具体实施例中,所述第一空穴功能层为空穴注入层与空穴传输层的叠层结构。所述步骤S23具体包括:在所述导电骨架上依次设置空穴传输材料,使空穴传输材料填充至所述导电骨架中,形成空穴传输层;在所述空穴传输层上设置空穴注入材料,使至少部分所述空穴注入材料填充至所述导电骨架中,形成空穴注入层。相应的,步骤S24中的所述阳极形成于所述空穴注入层上。
本实施例中,所述导电骨架的厚度大于所述空穴注入层的厚度,且小于等于所述空穴注入层与所述空穴传输层的厚度之和,从而使所述导电骨架完全导通所述空穴传输层,而至少部分连通所述空穴注入层,以将所述空穴传输层中的多余电子传输至所述阳极中,减小甚至避免电子对所述空穴注入层以及所述空穴传输层产生负面影响,同时提高了电荷在所述空穴传输层中的传输能力。其中,所述第一空穴功能层的厚度即为所述空穴注入层的厚度与所述空穴传输层的厚度之和。
在一实施例中,所述步骤S23具体包括:在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料与碳量子点的混合材料,使至少部分所述混合材料填充至所述导电骨架层中,形成第一空穴功能层。
可以理解的,在所述光电器件还包括电子功能层时,所述步骤S13为:在所述第一空穴功能层上依次形成层叠的发光层、电子功能层及阴极。所述步骤S21为:提供层叠的阴极、电子功能层及发光层。
本申请提供的所述光电器件的制备方法中,所述阳极、第一空穴功能层、空穴传输层、空穴注入层、发光层、电子传输层及阴极的制备方法可采用本领域常规技术实现,例如化学法或物理法。其中,化学法包括化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法、共沉淀法。物理法包括物理镀膜法和溶液法,其中,物理镀膜法包括:热蒸发镀膜法、电子束蒸发镀膜法、磁控溅射法、多弧离子镀膜法、物理气相沉积法、原子层沉积法、脉冲激光沉积法等;溶液法可以为旋涂法、印刷法、喷墨打印法、刮涂法、打印法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法及条状涂布法等。
可以理解,在所述光电器件还包括电子注入层、电子阻挡层、空穴阻挡层、和/或界面修饰层时,上述两种制备方法还包括使用上述化学法或物理法形成上述对应层的步骤。
本申请还涉及一种显示装置,所述显示装置包括本申请提供的光电器件。显示装置可以为任何具有显示功能的电子产品,电子产品包括但不限于是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机、智能可穿戴设备、智能称重电子秤、车载显示器、电视机或电子书阅读器,其中,智能可穿戴设备例如可以是智能手环、智能手表、虚拟现实(Virtual Reality,VR)头盔等。
下面通过具体实施例来对本申请进行具体说明,以下实施例仅是本申请的部分实施例,不是对本申请的限定。
实施例1
步骤1:用丙酮和乙醇对镀有ITO的基板进行超声清洗15min,然后用去离子水清洗再用吹干,接着在150℃的加热板上干燥10min,之后进行紫外光照射(UV)20min,以增加ITO功函数。
步骤2:旋涂GO水性分散液(浓度为2mg/mL,GO的片径在30~100nm),转速4000rpm,时间30s,随后进行负压干燥(压力1Pa,时间20min),去除分散液中的溶剂,随后用150℃下退火10min,得到厚度为40nm的导电骨架。
步骤3:在导电骨架上旋涂PEDOT:PSS(质量分数2.8%),转速4000rpm,旋涂30s,使PEDOT:PSS浸至所述导电骨架的空隙中,随后在150℃加热板上加热20min,得到包括导电骨架以及PEDOT:PSS的空穴注入层,厚度为50nm。
步骤4:在惰性气氛中,在空穴注入层上旋涂TFB(浓度为8mg/mL),转速3000rpm,时间30s,随后在120℃加热板加热20min,得到厚度为20nm的空穴传输层。
步骤5:在空穴传输层上旋涂ZnCdSe/ZnCdSe/ZnS量子点(20mg/mL),转速3000rpm,时间30s,随后于80℃加热板上加热5min,得到厚度为40nm的发光层。
步骤6:在发光层上旋涂ZnO的分散液(浓度为30mg/mL),转速4000rpm,时间30s,随后于80℃加热板加热10min,得到厚度为50nm的电子功能层。
步骤7:通过热蒸发,真空度不高于3x10-4Pa,在电子功能层上蒸镀Al,速度为1埃/秒,蒸镀时间1000s,厚度100nm。
步骤8:进行紫外固化胶封装,得到量子点发光二极管。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,采用冷冻干燥去除溶剂,冷冻干燥的温度为-20℃、压力0.1Pa、时间为30min。
实施例3
本实施例与实施例2基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,GO的片径在70~150nm,旋涂GO水性分散液的转速4000rpm,时间30s;冷冻干燥的时间为40min。
实施例4
本实施例与实施例3基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,GO水性分散液中掺入有碳量子点,碳量子点的粒径分布在4~10nm(粒径分为为4nm、6nm、8nm、和10nm的碳量子点等质量混合配制),浓度为1mg/mL。
实施例5
本实施例与实施例4基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,GO水性分散液中的碳量子点的浓度为10mg/mL。
实施例6
本实施例与实施例4基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,GO水性分散液中的碳量子点的浓度为0.5mg/mL。
实施例7
本实施例与实施例4基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,GO水性分散液中的碳量子点的浓度为12mg/mL。
实施例8
本实施例与实施例3基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,在导电骨架上旋涂PEDOT:PSS与碳量子点的混合材料,其中,碳量子点的粒径分布在4~10nm(粒径分为为4nm、6nm、8nm、和10nm的碳量子点等质量混合配制),浓度为1mg/mL。
实施例9
本实施例与实施例8基本相同,区别之处仅在于:步骤2中,碳量子点表面连接有-NH2配体。
对比例1
本实施例与实施例1基本相同,区别之处仅在于:无步骤2,步骤3中直接在ITO上旋涂PEDOT:PSS。
对比例2
本实施例与实施例1基本相同,区别之处仅在于:将步骤2与步骤3合并,直接将GO与PEDOT:PSS混合旋涂,得到空穴注入层。
实施例1-12中,使用的各物料(包括试剂溶剂等)均为市售购买得到。其中,GO水性分散液的厂家为江苏先丰纳米材料科技有限公司。
实验例1
对实施例1-4及对比例1的量子点发光二极管件测试获取JVL数据,确定器件电学性能,如图7和图8。图7是量子点发光二极管件对应电学性能的J-V曲线(即电流密度-电压曲线),图8是量子点发光二极管件对应电学性能的C.E.-L曲线(即电流效率-亮度曲线)。
由图7可以看出,随着电压增大,实施例1-4的量子点发光二极管件的电流密度大于对比例1的量子点发光二极管件的电流密度,说明实施例1-4的量子点发光二极管件的载流子注入和传输性能大于对比例1。图8可以看出,在相同的亮度下,实施例1-4的量子点发光二极管件的电流效率均大于对比例1,说明实施例1-4的量子点发光二极管件的发光效率等性能比对比例1更好。综合图7和图8可知,本申请的通过在空穴功能层种设置石墨烯等导电骨架,能够提高光电器件的载流子注入和传输性能,提高光电器件的发光效率等性能。
实验例2
对实施例1-13及对比例1-2的量子点发光二极管进行工作寿命测试,使用1mA的恒流驱动,确定各个量子点发光二极管的工作寿命,测试结果参下表1。其中L(cd/m2)表示器件的最高亮度;T95_1K(h)为1000nit时,亮度衰减至95%所需时间。
表1
由表1可知,实施例1-9相较于对比例1和对比例2,最高亮度以及寿命均有一定程度的提升。与对比例1的空穴注入层和空穴传输层中均不含石墨烯,以及对比例2中,直接将空穴注入材料与石墨烯材料混合形成空穴注入层相比,实施例1-9通过先使用石墨烯材料形成导电骨架,在导电骨架上设置空穴注入材料,形成空穴注入层,提高了空穴注入层的导电性能以及载流子注入和传输性能,提高了载流子平衡,从而提高了量子点发光二极管的发光效率以及寿命等性能。
实施例2相较于实施例1,形成导电骨架的过程中使用冷冻干燥,相较于常温的负压干燥,冷冻干燥能够提供导电骨架更好的孔隙率和更多的空隙,从而提高空穴注入材料与导电骨架的接触面积,进一步提高空穴注入层的空穴注入和空穴传输性能,从而进一步提升量子点发光二极管的发光效率以及寿命等性能。
实施例4-7可以看出,GO水性分散液中掺入有碳量子点,能够提升量子点发光二极管的发光效率以及寿命等性能。实施例7中,最大亮度以及寿命均相对较小,可能是碳量子点掺入的量较多造成。实施例9中使用的碳量子点表面连接有胺基配体(-NH2),进一步提升了量子点发光二极管的发光效率以及寿命等性能。
以上对本申请实施例所提供的光电器件及其制备方法、显示装置进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请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申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,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申请的限制。
Claims (15)
1.一种光电器件,其特征在于,所述光电器件包括:
依次层叠设置的阳极、第一空穴功能层、发光层及阴极;
其中,所述第一空穴功能层包括第一空穴功能材料以及导电骨架材料,至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架材料形成的间隙中。
2.如权利要求1所述的光电器件,其特征在于,所述第一空穴功能层由所述第一空穴功能材料以及所述导电骨架材料组成。
3.如权利要求1或2所述的光电器件,其特征在于,所述导电骨架材料包括石墨烯,所述石墨烯选自氧化石墨烯和还原氧化石墨烯中的至少一种,其中,所述还原氧化石墨烯中含氧官能团被还原比例≥40%;和/或
所述导电骨架材料为片状,片径为30~150nm。
4.如权利要3所述的光电器件,其特征在于,所述石墨烯中包括掺杂元素,所述掺杂元素选自氮、硫、磷中的至少一种。
5.如权利要求1所述的光电器件,其特征在于,所述第一空穴功能层中还包括碳量子点。
6.如权利要求5所述的光电器件,其特征在于,所述碳量子点的平均粒径为1~10nm;和/或
所述碳量子点的表面连接有配体,所述配体选自-COOH、-OH、-NH2、-SH中的至少一种;和/或
所述碳量子点与所述导电骨架材料的质量比为(0.025-0.5):1。
7.如权利要求1或2所述的光电器件,其特征在于,所述第一空穴功能层中至少部分所述导电骨架材料与所述阳极接触连接;和/或
所述第一空穴功能材料覆盖所述导电骨架材料靠近所述发光层一侧的表面;和/或
所述导电骨架材料在沿所述阳极向所述发光层方向上的最大尺寸小于等于所述第一空穴功能层的厚度。
8.如权利要求7所述的光电器件,其特征在于,还包括:
第二空穴功能层,所述第二空穴功能层设置在所述第一空穴功能层和所述发光层之间;
其中,所述第二空穴功能层覆盖所述第一空穴功能层;和/或,所述导电骨架材料延伸至所述第二空穴功能层中;和/或,所述导电骨架材料在沿所述阳极向所述发光层方向上的最大尺寸大于等于所述第一空穴功能层的厚度且小于等于所述第一空穴功能层与所述第二空穴功能层的总厚度。
9.如权利要求8所述的光电器件,其特征在于,所述第一空穴功能材料选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰醌-二甲烷、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、酞菁铜、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种;其中,所述过渡金属氧化物包括NiO、MoO2、WO3、CuO中的一种或多种;所述金属硫系化合物包括MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS中的一种或多种;和/或
所述第二空穴功能层包括第二空穴功能材料,所述第二空穴功能材料选自聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、聚乙烯咔唑、聚(N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺)、聚(9,9-二辛基芴-共-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺、4,4’-二(9-咔唑)联苯、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺、N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)、Spiro-NPB、Spiro-TPD、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、P型氮化镓、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种;和/或
所述阳极选自碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述碳电极的材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种;所述掺杂或非掺杂金属氧化物电极的材料选自ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的至少一种;所述复合电极的材料选自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以及ZnS/Al/ZnS中的至少一种;和/或
所述阴极选自金属电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的至少一种;和/或
所述发光层的材料为有机发光材料或量子点发光材料,所述有机发光材料选自二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、发蓝色光的TBPe荧光材料、发绿色光的TTPA荧光材料、发橙色光的TBRb荧光材料及发红色光的DBP荧光材料中的至少一种,所述量子点发光材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、ZnSeSTe、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdSeSTe、CdZnSeSTe及CdZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种,所述核壳结构的量子点的核选自所述单一结构量子点中的任意一种,所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
10.一种光电器件的制备方法,其特征在于,包括:
在阳极上设置导电骨架材料,形成具有间隙的导电骨架层;
在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架层中的所述间隙,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层;
在所述第一空穴功能层上依次形成层叠的发光层及阴极;或者
所述制备方法包括如下步骤:
提供依次层叠的阴极及发光层;
在所述发光层上设置导电骨架材料,形成具有间隙的导电骨架层;
在所述导电骨架层上设置第一空穴功能材料,使至少部分所述第一空穴功能材料填充在所述导电骨架层的所述间隙,以形成包括所述导电骨架层和所述第一空穴功能材料的第一空穴功能层;
在所述第一空穴功能层上形成阳极。
11.如权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述导电骨架层通过以下步骤形成:
将所述导电骨架材料分散在溶剂中,得到导电骨架材料分散液,通过溶液法在所述阳极或发光层上形成前驱膜层,对前驱膜层干燥处理,得到所述导电骨架层。
12.如权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述导电骨架材料分散液中所述导电骨架材料的浓度为1~20mg/mL;和/或
所述溶剂选自N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、乙二醇、去离子水、氯仿、氯苯、氯萘、二氯代苯、二氯代苯中的一种或多种;和/或
所述导电骨架材料分散液中还包括碳量子点,所述碳量子点在所述导电骨架材料分散液中的浓度为0.5~5mg/mL;和/或
所述干燥处理为负压干燥或冷冻干燥,所述负压干燥的压力为10Pa~0.01Pa,所述冷冻干燥的压力为10~0.001Pa,温度为-150~-10℃。
13.如权利要求11或12所述的制备方法,其特征在于,所述干燥处理之后还包括:
退火处理,所述退火处理的温度为150~200℃,时间为5~20min。
14.如权利要求10所述的制备方法,其特征在于,所述第一空穴功能层和所述发光层之间还形成有第二空穴功能层;和/或
在所述发光层上设置导电骨架材料,形成具有间隙的导电骨架层之前,还包括:在所述发光层上形成界面修饰层。
15.一种显示装置,其特征在于,所述显示装置包括:
如权利1-9任意一项所述的光电器件;或者,如权利10-14任意一项所述的制备方法制备得到的光电器件。
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