CN117858530A - 光电器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光电器件及其制备方法,涉及光电技术领域。光电器件包括阴极、阳极和功能层,功能层包括电子传输层,电子传输层的材料包括由交联剂交联的电子传输材料,交联剂为叠氮化合物,叠氮化合物具有至少两个作为端基的叠氮基团。本发明提供的光电器件的电子传输层稳定性佳。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域,具体涉及光电器件及其制备方法。
背景技术
光电器件包括发光二极管、太阳能电池、光电探测器等,现有的光电器件一般包括阴极、阳极以及功能层。电子传输层是光电器件中重要的功能层,溶液法是当前制备光电器件电子传输层的常见方法之一,但现有技术下,电子传输层存在稳定性较差的问题。具体的,当利用溶液法在已经制备完成的电子传输层上制备另一功能层时,已经制备完成的电子传输层可能会因为待制备功能层所用溶液的溶剂而被破坏,导致已经制备完成的电子传输层作用效果降低甚至失效,同时,已经制备完成的电子传输层因溶剂而受到破坏后,其膜层表面不平整,也不利于待制备功能层的成膜制备。综上,亟待一种提高光电器件电子传输层稳定性的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供光电器件,该光电器件的电子传输层稳定性佳。
本发明的另一目的在于提供光电器件的制备方法,该制备方法能够通过简单的工艺实现电子传输层稳定性的提升。
本发明解决技术问题是采用以下技术方案来实现的:
本发明提供光电器件,光电器件包括阴极、阳极和功能层,功能层包括电子传输层,电子传输层的材料包括由交联剂交联的电子传输材料,交联剂为叠氮化合物,叠氮化合物具有至少两个作为端基的叠氮基团。
可选的,在本发明的一些实施例中,叠氮化合物具有N3-R2-R1-R3-N3的通式,其中,R1为连接基团,其选自于取代或未取代的-(CH2)m1-、-(CH2)m2CH=CH(CH2)m3-、-(CH2)m4C≡C(CH2)m5-、-(CH2)m6(OCH2)m7-、-(CH2)m8CO(CH2)m9-、-(CH2)m10NHCO(CH2)m11-、-(CH2)m12CONH(CH2)m13-、-(CH2)m14OCO(CH2)m15-、-(CH2)m16COO(CH2)m17-、-(CH2)m18(OCH2)m19-、-COO(CH2)m20OOC-中的一种或多种的组合,其中,m1至m20各自独立地选自1~20的整数;
R2、R3分别独立地选自于取代或未取代的芳环、取代或未取代的杂芳环中的一种,其中杂芳环中包括至少一个杂原子,杂原子选自N、O、S中的至少一种,芳环的环原子中包括6~30个C,杂芳环的环原子中包括1~25个C;
或者,
叠氮化合物具有N3-R4-N3的通式,R4选自于取代或未取代的具有2~30个C原子的饱和烃基、取代或未取代的具有4~30个C原子的不饱和烃基中的一种;
上述所述的取代基均选自于硝基、氰基、羧基、卤素原子、羟基、苯基、乙烯基、C1~C10的烷基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基中的一种或多种。
可选的,在本发明的一些实施例中,m1至m20各自独立地选自1~10的整数;或者,
R4选自于具有6~30个C原子的饱和烃基、具有6~30个C原子的不饱和烃基中的一种。
可选的,在本发明的一些实施例中,R1选自于-(CH2)n-、-CH2CH=CH-、-CH2C≡C-、-CH2OCH2-、-CH2COCH2-、-CH2NHCOCH2-、-CH2OCOCH2-中的一种,其中n的取值范围为1~3;
或者,
R4选自于-(CH2)n1-、-(CH2)n2CH=CH(CH2)n3-中的一种,n1至n3各自独立地选自6~20的整数。
可选的,在本发明的一些实施例中,芳环选自于苯环、萘环、蒽环、菲环中的一种;和/或,
杂芳环选自于噻吩环、苯并噻吩环、异苯并噻吩环、二苯并噻吩环、吡咯环、吲哚环、异吲哚环、吡啶环、喹啉环、苯并-5,6-喹啉环、苯并-6,7-喹啉环、苯并-7,8-喹啉环、异喹啉环、吖啶环、菲啶环、吩噻嗪环、吩嗪环、吡嗪环、吲嗪环、哒嗪环、苯并哒嗪环、1,3,5-三嗪环、1,2,4-三嗪环、1,2,3-三嗪环、1,2,4,5-四嗪环、1,2,3,4-四嗪环、1,2,3,5-四嗪环、咔唑环、氮杂咔唑环、苯并咔啉环、吡唑环、吲唑环、噁唑环、异噁唑环、咪唑环、苯并咪唑环、萘并咪唑环、菲并咪唑环、吡啶并咪唑环、吡嗪并咪唑环、喹喔啉并咪唑环、1,2,3-三唑环、1,2,4-三唑环、四唑环、异唑环、苯并三唑环、1,2,3-二唑环、1,2,4-二唑环、1,2,5-二唑环、1,3,4-二唑环、苯并唑环、萘并唑环、蒽并唑环、菲并唑环、1,2-噻唑环、1,3-噻唑环、苯并噻唑环、1,2,3-噻二唑环、1,2,4-噻二唑环、1,2,5-噻二唑环、1,3,4-噻二唑环、苯并噻二唑环、嘧啶环、苯并嘧啶环、萘啶环、蝶啶环、喹喔啉环、菲咯啉环、嘌呤环中的一种或多种。
可选的,在本发明的一些实施例中,叠氮化合物选自具有以下结构式的化合物中的一种或多种:
可选的,在本发明的一些实施例中,电子传输材料表面连接有配体,交联剂通过配体交联电子传输材料,配体选自于取代或未取代的具有1~20个C原子的醇、取代或未取代的具有1~20个C原子的硫醇、取代或未取代的具有1~20个C原子的羧酸、取代或未取代的具有1~20个C原子的膦酸、取代或未取代的具有1~20个C原子的胺中的一种或多种;
所述取代基可以选自但不限于C~C10酯基、C1~C10酰胺基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基、C1~C10烷基、C6~C10芳基、羧基、巯基、膦基、膦酸基、氨基、硝基、氰基、卤素原子、羟基、乙烯基中的一种或多种。
可选的,在本发明的一些实施例中,电子传输层包括第一膜层和第二膜层,第二膜层设置于第一膜层的远离阴极的一侧;
其中,第一膜层的材料包括由交联剂交联的第一传输材料,第一传输材料为掺杂的金属氧化物,第一传输材料的掺杂元素选自于Ga、Li、Al、Ag、In、Cd中的一种或多种;第二膜层的材料包括由交联剂交联的第二传输材料,第二传输材料为掺杂或未掺杂的金属氧化物,第二传输材料的掺杂元素选自于Mg、卤素元素中的一种或多种。
可选的,在本发明的一些实施例中,第二膜层的材料还包括辅助传输材料,辅助传输材料选自于石墨烯、C60、MoS2中的一种或多种。
可选的,在本发明的一些实施例中,交联剂在第一膜层材料中的质量占比为1~10%,优选为2~5%;和/或
交联剂在第二膜层材料中的质量占比为1%~10%,优选为2~5%。
可选的,在本发明的一些实施例中,功能层还包括空穴功能层以及发光层,空穴功能层包括空穴传输层和/或空穴注入层,空穴功能层设置于阳极与发光层之间,发光层设置于空穴功能层与电子传输层之间,电子传输层设置于发光层与阴极之间;
其中,阴极的材料选自于金属、碳硅材料、金属氧化物中的一种或多种;和/或,
发光层的材料选自于Si、Ge、CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe、CdZnSeSTe、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdS/CdZnS、InP、InAs、InAsP、InP/InAsP、PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、PbSe/PbS、GaN中的一种或多种;和/或,
空穴传输层的材料选自于聚(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(TCATA)、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)中的一种或多种;和/或,
空穴注入层材料选自于聚(亚乙基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐、铜酞菁、氧化钛酞菁、4,4',4'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、4,4',4”-三[2-萘基(苯基)氨基]三苯胺、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种;和/或,
阳极的材料选自于金属、碳硅材料、以及金属氧化物中的一种或多种。
另外,本发明提供一种光电器件的制备方法,包括:
提供第一基板和成膜溶液,第一基板包括层叠设置的阳极和发光层,成膜溶液包括电子传输材料和交联剂,交联剂选自上述的叠氮化合物;
在发光层上沉积成膜溶液,然后对沉积的成膜溶液进行紫外光照射,形成电子传输层;以及
在电子传输层上制备阴极层,得到光电器件;
或者,
提供第二基板和成膜溶液,第二基板包括阴极,成膜溶液包括溶质,溶质包括电子传输材料和交联剂,交联剂选自上述的叠氮化合物;
在阴极上沉积成膜溶液,然后对沉积的成膜溶液进行紫外光照射,形成电子传输层;
在电子传输层上制备发光层;以及
在发光层上制备阳极层,得到光电器件。
可选的,在本发明的一些实施例中,成膜溶液包括第一成膜溶液与第二成膜溶液,
形成电子传输层包括:在第一基板中的发光层上沉积第一成膜溶液,然后对沉积的第一成膜溶液进行紫外光照射,得到第一膜层;
在第一膜层上沉积第二成膜溶液,然后对沉积的第二成膜溶液进行紫外光照射,得到第二膜层;
或者,
形成电子传输层包括:在第二基板中的阴极上沉积第二成膜溶液,然后对沉积的第二成膜溶液进行紫外光照射,得到第二膜层;
在第二膜层上沉积第一成膜溶液,然后对沉积的第一成膜溶液进行紫外光照射,得到第一膜层;
其中,第一膜层的材料包括由交联剂交联的第一传输材料,第一传输材料为掺杂的金属氧化物,第一传输材料的掺杂元素选自于Ga、Li、Al、Ag、In、Cd中的一种或多种;第二膜层的材料包括由交联剂交联的第二传输材料,第二传输材料为掺杂或未掺杂的金属氧化物,第二传输材料的掺杂元素选自于Mg、卤素元素中的一种或多种。
可选的,在本发明的一些实施例中,第二成膜溶液中还包括辅助传输材料,辅助传输材料选自于石墨烯、C60、MoS2中的一种或多种;和/或,
交联剂在第一膜层材料中的质量占比为1~10%,优选为2-5%;和/或,
交联剂在第二膜层材料中的质量占比为1%~10%,优选为2~5%。
相对于现有技术,本发明包括以下有益效果:
本发明中,电子传输材料由叠氮化合物进行交联,能够形成稳定的交联网络,在电子传输材料和叠氮化合物的作用下,形成的电子传输层的稳定性高,电子传输层能够经受其上结构层制备时所带来的溶剂的冲刷,避免了自身结构层的受损,同时,电子传输层还具有良好的电子传输性能。另外,叠氮化合物的引入,还能够钝化电子传输材料的表面,起到修饰电子传输材料的缺陷的效果,从而提高光电器件的效率与寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例,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是本发明实施例1中ZnO表面连接配体的示意图;
图2是本发明实施例1中交联剂与表面连接了配体的ZnO交联的示意图。
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,本领域技术人员在没有作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。
本发明提供的技术方案将在以下内容进行详细说明。需要说明的是,以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。另外,在本发明的描述中,术语“包括”是指“包括但不限于”。用语“第一”、“第二”等仅仅作为标示使用,并没有强加数字要求或建立顺序。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。
本发明提供光电器件,包括阴极、阳极和功能层,功能层包括电子传输层,电子传输层的材料包括由交联剂交联的电子传输材料,交联剂为叠氮化合物,叠氮化合物具有至少两个作为端基的叠氮基团。
由于叠氮化合物具有至少两个作为端基的叠氮基团(-N3),即叠氮化合物的官能度大于等于2,因此叠氮化合物能够交联电子传输材料,在电子传输材料之间形成交联网络,进而形成稳定的电子传输层,提高电子传输层的耐溶剂性能。可以理解的是,叠氮化合物可以具有两个作为端基的叠氮基团,也可以具有两个以上作为端基的叠氮基团,例如在一些实施例中,叠氮化合物可以具有三个作为端基的叠氮基团,优选叠氮化合物具有两个作为端基的叠氮基团,如此,能够避免电子传输材料的团聚。需要说明的是,此处端基是指叠氮化合物分子链端部的基团,此处端部可以为直链的端部,也可以为支链的端部。
在一些实施例中,叠氮化合物具有N3-R2-R1-R3-N3的通式,其中,R1为连接基团,其选自于取代或未取代的-(CH2)m1-、-(CH2)m2CH=CH(CH2)m3-、-(CH2)m4C≡C(CH2)m5-、-(CH2)m6O(CH2)m7-、-(CH2)m8CO(CH2)m9-、-(CH2)m10NHCO(CH2)m11-、-(CH2)m12CONH(CH2)m13-、(CH2)m14OCO(CH2)m15-、-(CH2)m16COO(CH2)m17-、-(CH2)m18(OCH2)m19-、-COO(CH2)m20OOC-中的一种或多种的组合,其中,m1至m20各自独立地选自1~20的整数。进一步地,m1~m18可以独自地选自1~15的整数、1~10的整数、1~5的整数以及1~3的整数等,在此不作限定。上述C1~C10的烷基可以选自但不限于甲基、乙基、丙基、正丁基、异丙基、叔丁基、-(CH2)4-CH3、-(CH2)5-CH3、-(CH2)6-CH3及上述烷基衍生物中的一种或多种,C1~10的烷氧基可以选自但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及上述烷氧基衍生物中的一种或多种,C1~C10的烷硫基可以选自但不限于甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基及上述烷硫基衍生物中的一种或多种。
优选地,m1至m20可以各自独立地选自1~10的整数。具体地,m1至m20各自独立地选自1~10的整数、1~8的整数、1~5的整数、1~3的整数等。
更优选地,R1可以选自于-(CH2)n-、-CH2CH=CH-、-CH2C≡C-、-CH2OCH2-、-CH2COCH2-、-CH2NHCOCH2-、-CH2OCOCH2-中的一种,其中n的取值范围为1~3。
R2、R3分别独立地选自于取代或未取代的芳环、取代或未取代的杂芳环中的一种,其中杂芳环中包括至少一个杂原子,杂原子选自N、O、S中的至少一种,芳环的环原子中包括6-30个C,杂芳环的环原子中包括1~25个C。
进一步地,R2与R3的取代基可以选自于硝基、氰基、羧基、卤素原子、羟基、苯基、乙烯基、C1~C10的烷基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基中的一种或多种。
在一些实施例中,叠氮化合物具有N3-R4-N3的通式,R4选自于取代或未取代的具有2~30个C原子的饱和烃基、取代或未取代的具有4~30个C原子的不饱和烃基中的一种。
进一步地,R4的取代基可以选自于硝基、氰基、羧基、卤素原子、羟基、苯基、乙烯基、C1~C10的烷基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基中的一种或多种。
进一步地,上述C1~C10的烷基可以选自但不限于甲基、乙基、丙基、正丁基、异丙基、叔丁基、-(CH2)4-CH3、-(CH2)5-CH3、-(CH2)6-CH3及上述烷基衍生物中的一种或多种,C1~10的烷氧基可以选自但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基及上述烷氧基衍生物中的一种或多种,C1~C10的烷硫基可以选自但不限于甲硫基、乙硫基、丙硫基、丁硫基及上述烷硫基衍生物中的一种或多种。
在一些实施例中,R4可以选自于取代或未取代的具有6~30个C原子的饱和烃基、取代或未取代的具有6~30个C原子的不饱和烃基中的一种。
在一些实施例中,R4可以选自于-(CH2)n1-、-(CH2)n2CH=CH(CH2)n3-中的一种,n1至n3各自独立地选自6~20的整数。
进一步地,R4可以选自于具有6~10个C原子的饱和烃基,R4也可以选自于具有6~15个C原子的饱和烃基,R4还可以选自于具有6~20个C原子的饱和烃基,具体地,R4可以选自于-(CH2)6-、-(CH2)7-、-(CH2)8-、-(CH2)9-、-(CH2)10-、-(CH2)11-、-(CH2)12-、-(CH2)13-、-(CH2)14-、-(CH2)15-、-(CH2)16-、-(CH2)17-、-(CH2)18-、-(CH2)19-、-(CH2)20-中的一种。
进一步地,R4可以选自于具有6~10个C原子的不饱和烃基,R4也可以选自于具有6~15个C原子的不饱和烃基,R4还可以选自于具有6~20个C原子的不饱和烃基,具体地,R4可以选自于-(CH2)2CH=CH(CH2)2-、-(CH2)2CH=CH(CH2)3-、-(CH2)3CH=CH(CH2)3-、-(CH2)4CH=CH(CH2)4-、-(CH2)4CH=CH(CH2)5-、-(CH2)5CH=CH(CH2)5-、-(CH2)2C≡C(CH2)2-、-(CH2)2C≡C(CH2)3-、-(CH2)3C≡C(CH2)3-、-(CH2)3C≡C(CH2)4-、-(CH2)4C≡C(CH2)4-、-(CH2)4C≡C(CH2)5-、-(CH2)5C≡C(CH2)5-中的一种。
在一些实施例中,芳环可以选自于苯环、萘环、蒽环、菲环中的一种。优选地,芳环可以选自苯环。
在一些实施例中,杂芳环选自于噻吩环、苯并噻吩环、异苯并噻吩环、二苯并噻吩环、吡咯环、吲哚环、异吲哚环、吡啶环、喹啉环、苯并-5,6-喹啉环、苯并-6,7-喹啉环、苯并-7,8-喹啉环、异喹啉环、吖啶环、菲啶环、吩噻嗪环、吩嗪环、吡嗪环、吲嗪环、哒嗪环、苯并哒嗪环、1,3,5-三嗪环、1,2,4-三嗪环、1,2,3-三嗪环、1,2,4,5-四嗪环、1,2,3,4-四嗪环、1,2,3,5-四嗪环、咔唑环、氮杂咔唑环、苯并咔啉环、吡唑环、吲唑环、噁唑环、异噁唑环、咪唑环、苯并咪唑环、萘并咪唑环、菲并咪唑环、吡啶并咪唑环、吡嗪并咪唑环、喹喔啉并咪唑环、1,2,3-三唑环、1,2,4-三唑环、四唑环、异唑环、苯并三唑环、1,2,3-二唑环、1,2,4-二唑环、1,2,5-二唑环、1,3,4-二唑环、苯并唑环、萘并唑环、蒽并唑环、菲并唑环、1,2-噻唑环、1,3-噻唑环、苯并噻唑环、1,2,3-噻二唑环、1,2,4-噻二唑环、1,2,5-噻二唑环、1,3,4-噻二唑环、苯并噻二唑环、嘧啶环、苯并嘧啶环、萘啶环、蝶啶环、喹喔啉环、菲咯啉环、嘌呤环中的一种或多种。
在一些实施例中,叠氮化合物可以选自具有以下结构式的化合物中的一种或多种:
(1-叠氮基-4-[2-(4-叠氮基苯基)乙基]苯,1-azido-4-[2-(4-azidophenyl)ethyl]benzene,CAS:72695-23-9)
(1,1'-亚甲基双(4-叠氮基苯),1,1'-Methylenebis(4-azidobenzene),CAS:2915-44-8)
(p,p'-二叠氮芪,p,p'-diazidostilbene,CAS:10193-62-1)、/>
在一些实施例中,电子传输材料表面连接有配体,交联剂通过配体交联电子传输材料,配体选自于取代或未取代的具有1~20个C原子的醇(R5-OH)、取代或未取代的具有1~20个C原子的硫醇(R6-SH)、取代或未取代的具有1~20个C原子的羧酸(R7-COOH)、取代或未取代的具有1~20个C原子的膦酸(例如烷基膦酸R8P(O)(OH)2和二烷基膦酸R9R10P(O)OH等)、取代或未取代的具有1~20个C原子的胺(R11-NH2)中的一种或多种。
需要说明的是,R5-R11可以为具有1~20个C原子烷基、具有1~20个C原子不饱和烃基,R5-R11可以为直链结构或者支链结构,R5-R11优选为具有10~20个C原子烷基、具有10~20个C原子不饱和烃基,具体地,R5-R11可以选自于CH3(CH2)9-、CH3(CH2)11-、CH3(CH2)12-、CH3(CH2)13-、CH3(CH2)14-、CH3(CH2)15-、CH3(CH2)16-、CH3(CH2)17-、CH3(CH2)18-、CH3(CH2)19-、CH3(CH2)20-、CH3(CH2)9CH=CH(CH2)2-、CH3(CH2)10CH=CH(CH2)3-、CH3(CH2)12CH=CH(CH2)3-、CH3(CH2)9C≡C(CH2)2-、CH3(CH2)10C≡C(CH2)3-、CH3(CH2)12C≡C(CH2)3-中的一种。
当R5~R11为取代的有机基团时,R5-R11的取代基团可以选自但不限于C1-C10酯基、C1-C10酰胺基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基、C1-C10烷基、C6-C10芳基、羧基、巯基、膦基、膦酸基、氨基、硝基、氰基、卤素原子、羟基、乙烯基中的一种或多种。
在一些实施例中,电子传输材料的配体可以是含有十八个碳原子的酸,例如油酸等。
在一些实施例中,叠氮化合物交联电子传输材料的过程,可以是叠氮化合物中的叠氮基团与电子传输材料表面配体的烷基链发生反应的过程。由于叠氮化合物具有至少两个作为端基的叠氮基团,因此每个叠氮化合物都可以与至少两个电子传输材料表面的配体发生反应,从而实现对电子传输材料的交联。
在一些实施例中,叠氮化合物具有两个作为端基的叠氮基团,此时,其中一个叠氮基团可以与一个电子传输材料表面的配体(第一配体)发生反应,另一个基团可以与另一个电子传输材料表面的配体(第二配体)发生反应,实现两个电子传输材料的交联。
进一步地,叠氮基团与配体的反应位点可以是配体分子链的任意位置。
在一些实施例中,电子传输材料可以为掺杂或未掺杂的金属氧化物,其中,电子传输材料的掺杂元素可以选自于Mg、Ca、Li、Ga、Al、Co、Mn、Ag、In、Cd、卤素元素中的一种或多种。进一步地,金属氧化物可以选自但不限于ZnO、NiO、W2O3、Mo2O3、TiO2、SnO、ZrO2、Ta2O3、Ga2O3、SiO2、Al2O3、CaO、HfO2、SrTiO3、BaTiO3、MgTiO3中的一种或多种。在一些实施例中,电子传输材料还可以为其他表面连接有配体的具有电子传输能力的物质,在此不作限定。
在一些实施例中,电子传输层包括至少两层层叠设置的膜层。
由于电子传输层中的电子传输材料在叠氮化合物的作用下发生交联,获得了良好的耐溶剂性,因此通过溶剂法在电子传输层上形成其他膜层时,电子传输层是稳定的。基于此,可以通过溶液法将电子传输层制备为包括至少两层层叠设置的复合膜层。
在一些实施例中,电子传输层可以为包括两层层叠设置的复合膜层,电子传输层也可以为包括三层、四层或更多层层叠设置的复合膜层。
在一些实施例中,复合膜层包括第一膜层和第二膜层,第二膜层设置于第一膜层的远离阴极的一侧;
其中,第一膜层的材料包括由交联剂交联的第一传输材料,第一传输材料为掺杂的金属氧化物,第一传输材料的掺杂元素选自于Ga、Li、Al、Ag、In、Cd中的一种或多种;第二膜层的材料包括由交联剂交联的第二传输材料,第二传输材料为掺杂或未掺杂的金属氧化物,第二传输材料的掺杂元素选自于Mg、卤素元素中的一种或多种。
在一些实施例中,第二膜层的材料还可以包括辅助传输材料,辅助传输材料可以选自于石墨烯、C60、MoS2中的一种或多种。
在一些实施例中,第一膜层可以是与具有较高功函数的阴极相邻设置的,此时,基于第一传输材料的选择,第一传输材料能够使第一膜层的功函数与阴极的功函数更加匹配,达到调节电子传输层功函数,降低电子注入势垒,改善电子注入的效果,而第二膜层中第二电子传输材料掺杂元素的选择以及辅助传输材料均能提高第二膜层的电子传输能力。因此,当阴极的功函数较高时,通过层叠的第一膜层与第二膜层的设置,能够提高光电器件电子注入能力与电子传输能力,平衡光电器件中载流子的传输,进而达到提升光电器件寿命和稳定性的效果。
进一步地,第一膜层中的交联剂可以为第一交联剂,第二膜层中的交联剂可以为第二交联剂,第一交联剂和第二交联剂可以选自同样的交联剂,也可以选自不同的交联剂。
在一些实施例中,交联剂在第一膜层材料中的质量占比可以为1~10%,优选为2~5%。
在一些实施例中,交联剂在第二膜层材料中的质量占比可以为1%~10%,优选为2~5%。
在一些实施例中,光电器件为正置结构的光电器件、倒置结构的光电器件中的一种。
在一些实施例中,光电器件电子传输层的材料可以选自于ZnO、TiO2、LiF等对水、氧敏感的材料,在此情况下,光电器件优选为倒置结构的光电器件,如此,能够避免对水、氧敏感的电子传输材料与环境中水氧的反应,提高光电器件的寿命和稳定性。
在一些实施例中,倒置结构的光电器件的阴极的材料可以与正置结构的光电器件的阳极的材料的选择范围相同,此时,可以将电子传输层设置为包括第一膜层和第二膜层的复合膜层,如此,能够提高光电器件的电子注入效率。关于第一膜层和第二膜层的设置,上文已有介绍,在此不再赘述。
光电器件为发光二极管、太阳能电池、光电探测器中的一种。
在一些实施例中,光电器件为发光二极管,功能层还可以包括空穴功能层以及发光层,空穴功能层可以包括空穴传输层和/或空穴注入层,空穴功能层设置于阳极与发光层之间,发光层设置于空穴功能层与电子传输层之间,电子传输层设置于发光层与所述阴极之间。
进一步地,发光二极管可以为有机发光二极管(OLED)、量子点发光二极管(QLED)、微米发光二极管(Micro LED)中的一种。
在一些实施例中,发光二极管可以为具有依次层叠设置的阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阴极的倒置结构的量子点发光二极管。
其中,阴极的材料可以选自于金属、碳硅材料、金属氧化物中的一种或多种;进一步地,金属可以选自但不限于Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Mg中的一种或多种;硅碳材料可以选自但不限于硅、石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的一种或多种;金属氧化物可以为掺杂或未掺杂金属氧化物,包括但不限于ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种;在一些实施例中,阴极也可以为掺杂或未掺杂的透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极,复合电极可以包括但不限于AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO中的一种或多种。此处“AZO/Ag/AZO”的表述代表Ag层夹在AZO层之间。优选地,阴极可以为厚度为10~1000nm的ITO(氧化铟锡)。
电子传输层的材料上文已有介绍,在此不再赘述。
量子点发光层的材料可以选自但不限于硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点、砷化铟量子点和氮化镓量子点等中的一种或多种。在一些实施例中,量子点发光层的厚度可以为20~50nm。
空穴传输层的材料可以选自于具有空穴传输能力的有机材料,具体可以选自但不限于是聚(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、掺杂石墨烯、未掺杂石墨烯、C60中的一种或多种。空穴传输层的材料还可以选自具有空穴传输能力的无机材料,包括但不限于掺杂或未掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、P型氮化镓、CrO3以及CuO中的一种或多种。在一些实施例中,空穴传输层的厚度可以为20~100nm。
空穴注入层材料可以选自于聚(亚乙基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)、铜酞菁(CuPc)、氧化钛酞菁(TiOPc)、4,4',4'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、4,4',4”-三[2-萘基(苯基)氨基]三苯胺(2-TNATA)、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,过渡金属氧化物可以包括但NiOx、MoOx、WOx、CrOx、CuO中的一种或多种;金属硫系化合物可以包括MoSy、MoSey、WSy、WSey、CuS中的一种或多种。前述各个化合物中x、y的取值可以根据化合物中原子的化合价确定。在一些实施例中,空穴注入层的厚度可以为20-50nm。
阳极的材料可以选自于金属、碳硅材料、以及金属氧化物中的一种或多种,金属可以选自但不限于Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Mg中的一种或多种;硅碳材料可以选自但不限于硅、石墨、碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的一种或多种;金属氧化物可以为掺杂或未掺杂金属氧化物,具体包括但不限于ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO、AMO中的一种或多种。在一些实施例中,阳极也可以为掺杂或未掺杂的透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极,复合电极可以包括但不限于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以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种。优选地,阳极可以为厚度为10-1000nm的金属Ag。
另外,本发明提供一种光电器件的制备方法,包括:
提供第一基板和成膜溶液,第一基板包括层叠设置的阳极和发光层,成膜溶液包括电子传输材料和交联剂,交联剂选自上述的叠氮化合物;
在发光层上沉积成膜溶液,形成薄膜;
利用紫外光照射薄膜,然后对沉积的成膜溶液进行紫外光照射,形成电子传输层;以及
在电子传输层上制备阴极层,得到光电器件。
可以理解的是,通过此种方法制备的光电器件为正置结构的光电器件。进一步地,第一基板的阳极和发光层之间还可以设置有空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层等功能层,例如,在一些实施例中,第一基板的阳极和发光层之间可以依次层叠设置有空穴注入层和空穴传输层,其中空穴注入层与阳极相邻设置,空穴传输层与发光层相邻设置。需要说明的是,在发光层上沉积成膜溶液,中的“上”为广义的上,例如在一些实施例中,发光层上还设置有电子阻挡层,成膜溶液实际上是直接沉积在电子阻挡层的表面,但仍然可以视作是在发光层上沉积成膜溶液。
在一些实施例中,光电器件的制备方法包括:提供第二基板和成膜溶液,第二基板包括阴极,成膜溶液包括溶质,溶质包括电子传输材料和交联剂,交联剂选自上述的叠氮化合物;
在阴极上沉积成膜溶液,然后对沉积的成膜溶液进行紫外光照射,形成电子传输层;
在电子传输层上制备发光层;以及
在发光层上制备阳极层,得到光电器件。
可以理解的是,通过该方法制备的光电器件为倒置结构的光电器件。进一步地,在阴极上沉积成膜溶液中的“上”同样为广义的上,即,阴极上可能还设置有例如电子注入层等膜层,成膜溶液可以是直接沉积在电子注入层的表面并性能电子传输层。进一步地,形成电子传输层后,还可以在电子传输层上形成电子阻挡层、发光层、空穴阻挡层、空穴传输层、空穴注入层、阳极等膜层,以形成完整的光电器件。
在一些实施例中,可以通过旋涂的方式沉积电子传输层溶液,也可以通过喷墨打印的方式沉积电子传输层溶液,只要是能实现溶液沉积的方式均可,在此不作限制。
制备光电器件时,基于叠氮基团的光活性,叠氮基团在紫外光照的条件下能够形成反应性硝基中间体,并进一步与配体的烷基链发生插入反应,从而交联电子传输材料。
在一些实施例中紫外光的波长可以为254~260nm,紫外光的能量密度可以为0.1~4mw/cm2,紫外光的照射时间可以为2~8s。
在一些实施例中,光电器件的制备方法还可以包括退火等工艺。
在一些实施例中,电子传输层溶液包括第一成膜溶液与第二成膜溶液;
形成电子传输层可以包括:在第一基板中的发光层上沉积第一成膜溶液,然后对沉积的第一成膜溶液进行紫外光照射,得到第一膜层;
在第一膜层上沉积第二成膜溶液,然后对沉积的第二成膜溶液进行紫外光照射,得到第二膜层。
或者形成电子传输层可以包括:在第二基板中的阴极上沉积第二成膜溶液,然后对沉积的第二成膜溶液进行紫外光照射,得到第二膜层;
在第二膜层上沉积第一成膜溶液,然后对沉积的第一成膜溶液进行紫外光照射,得到第一膜层。
其中,第一膜层的材料包括由交联剂交联的第一传输材料,第一传输材料为掺杂的金属氧化物,第一传输材料的掺杂元素选自于Ga、Li、Al、Ag、In、Cd中的一种或多种;第二膜层的材料包括由交联剂交联的第二传输材料,第二传输材料为掺杂或未掺杂的金属氧化物,第二传输材料的掺杂元素选自于Mg、卤素元素中的一种或多种。通过上述方法制备第一膜层和第二膜层,能够保证第二膜层设置在第一膜层的远离阴极的一侧,实现提升器件电子注入能力和电子传输能力的效果。
在一些实施例中,第二成膜溶液中还包括辅助传输材料,辅助传输材料可以选自于石墨烯、C60、MoS2中的一种或多种。
在一些实施例中,交联剂在第一膜层材料中的质量占比可以为1~10%,优选为2-5%。
在一些实施例中,交联剂在第二膜层材料中的质量占比可以为1%~10%,优选为2~5%。
当交联剂在溶质中的质量占比在上述范围内时,能够避免由于自由基的存在而在电子传输材料中产生缺陷态。
实施例1
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,包括依次层叠设置的阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极。电子传输层包括层叠设置的第一膜层和第二膜层,第二膜层设置在第一膜层远离阴极的一侧。
其中,阴极的材料为ITO,阴极的厚度为100nm;
第一膜层包括由交联剂交联的第一传输材料,交联剂的结构式为第一传输材料为Ga掺杂ZnO(ZnGaO),ZnGaO表面连接有油酸配体,第一膜层的厚度为20nm;
第二膜层包括由第二交联剂交联的第二传输材料,第二交联剂的结构式为第二传输材料为Mg掺杂ZnO(ZnMgO),ZnMgO表面连接有油酸配体,第二膜层的厚度为20nm;
量子点发光层的材料为硒化镉蓝色发光层量子点,量子点发光层的厚度为30mm;
空穴传输层的材料为PVK,空穴传输层的厚度为20nm;
空穴注入层的材料为PEDOT:PSS,空穴注入层的厚度为50nm;
阳极的材料为Ag,阳极的厚度为100nm。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,包括:
步骤1:提供玻璃基板,在玻璃基板上沉积100nm的ITO,制备阴极;
步骤2:将ZnGaO、结构式为的第一交联剂以及乙醇混合,得到第一成膜溶液,第一交联剂在第一成膜溶液的溶质中的质量占比为2%;
步骤3:在阴极上沉积第一成膜溶液,形成厚度为20nm的第一薄膜;
步骤4:利用波长为254nm、能量密度为4mW/cm2的紫外光对第一薄膜进行曝光处理5s,得到第一膜层;
步骤5:将制备了第一膜层的玻璃基板浸泡在甲苯中30s,然后在100℃的条件下退火10min;
步骤6:将ZnMgO、结构式为的第二交联剂以及乙醇混合,得到第二成膜溶液,第二交联剂在第二成膜溶液的溶质中的质量占比为2%;
步骤7:在第一膜层上沉积第二成膜溶液,形成厚度为20nm的第二薄膜;
步骤8:利用波长为254nm、能量密度为4mW/cm2的紫外光对第二薄膜进行曝光处理5s,得到第二膜层;
步骤9:将制备了第二膜层的玻璃基板浸泡在甲苯中30s,然后在100℃的条件下退火10min;
步骤10:在第二膜层上沉积硒化镉蓝色发光层量子点溶液,形成厚度为30nm的量子点发光层;
步骤11:在量子点发光层上沉积厚度为20nm的PVK,形成空穴传输层;
步骤12:在空穴传输层上沉积厚度为50nm的PEDOT:PSS,形成空穴注入层;
步骤13:在空穴注入层上沉积100nmAg,形成阳极。
ZnO表面连接配体的示意图参见图1,交联剂与表面连接了配体的ZnO交联的示意图参见图2,图2中的R的结构式为其中*表示与叠氮基团的连接位点;需要说明的是,图1仅用于表示配体在ZnO上的连接方式,图中所示配体结构仅作为示意,并不指代所用配体的实际结构,图2仅用于示意交联剂和配体的连接关系,并不对交联剂的分子结构、配体与交联剂的连接位点作出限制。
实施例2
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,该量子点发光二极管将实施例1中交联剂替换为CAS:10193-62-1的交联剂,其余层结构与层材料与实施例1提供的量子点发光二极管中的层结构与层材料相同。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,该制备方法将实施例1提供的制备方法的步骤2中的第一交联剂替换为CAS:10193-62-1的交联剂,将实施例1提供的制备方法的步骤6中的第二交联剂替换为CAS:10193-62-1的交联剂,其余步骤均与实施例1提供的制备方法的步骤相同。
其中CAS:10193-62-1的结构式为
实施例3
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,该量子点发光二极管将实施例1中交联剂替换为结构式为其余层结构与层材料与实施例1提供的量子点发光二极管中的层结构与层材料相同。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,该制备方法将实施例1提供的制备方法的步骤2中的第一交联剂替换为将实施例1提供的制备方法的步骤6中的第二交联剂替换为其余步骤均与实施例1提供的制备方法的步骤相同。
实施例4
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,该量子点发光二极管将实施例1中交联剂替换为结构式为其余层结构与层材料与实施例1提供的量子点发光二极管中的层结构与层材料相同。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,该制备方法将实施例1提供的制备方法的步骤2中的第一交联剂替换为将实施例1提供的制备方法的步骤6中的第二交联剂替换为/>其余步骤均与实施例1提供的制备方法的步骤相同。
实施例5
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,该量子点发光二极管将实施例1中交联剂替换为结构式为其余层结构与层材料与实施例1提供的量子点发光二极管中的层结构与层材料相同。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,该制备方法将实施例1提供的制备方法的步骤2中的第一交联剂替换为将实施例1提供的制备方法的步骤6中的第二交联剂替换为其余步骤均与实施例1提供的制备方法的步骤相同。/>
实施例6
本实施例提供一种正置结构的有机发光二极管,包括依次层叠设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、有机发光层、电子传输层、电子注入层以及阴极。
其中,阳极为复合电极,阳极的材料为ITO/Ag/ITO,阳极的厚度为200nm;
空穴注入层的材料为m-MTDATA,空穴注入层的厚度为50nm;
空穴传输层的材料为TFB,空穴传输层的厚度为100nm;
有机发光层的材料为Alq3,发光层的厚度为50nm;
电子传输层由第一膜层和第二膜层组成,其中第二膜层靠近发光层设置;第二膜层包括由第二交联剂交联的第二传输材料,第二交联剂的结构式为第二传输材料为Mg掺杂ZnO(ZnMgO),ZnMgO表面连接有油酸配体,第二膜层的厚度为20nm;
第一膜层包括由第一交联剂交联的第一传输材料,第一交联剂的结构式为第一传输材料为Ga掺杂ZnO(ZnGaO),ZnGaO表面连接有油酸配体,第一膜层的厚度为20nm;
电子注入层的材料为LiF,电子传输层的厚度为20nm;
阴极的材料为Al,阴极的厚度为100nm。
本实施例还提供一种正置结构的有机发光二极管的制备方法,包括:
步骤1:提供有机发光二极管半成品,有机发光二极管半成品包括依次层叠设置的衬底基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层和有机发光层;
步骤2:将Mg掺杂ZnO(ZnMgO)、结构式为的交联剂以及丙醇混合,得到第二成膜溶液,交联剂在第二成膜溶液的溶质中的质量占比为5%;
步骤3:在有机发光层上沉积第二成膜溶液,形成厚度为20nm的第二薄膜;
步骤4:利用波长为260nm、能量密度为1mW/cm2的紫外光对第二薄膜照射8s,得到第二膜层;
步骤5:将ZnGaO、结构式为的第一交联剂以及乙醇混合,得到第一成膜溶液,第一交联剂在第一成膜溶液的溶质中的质量占比为2%;
步骤6:在第二膜层上沉积第一成膜溶液,形成厚度为20nm的第一薄膜;
步骤7:利用波长为260nm、能量密度为1mW/cm2的紫外光对第一薄膜照射8s,得到第一膜层;
步骤8:在第一膜层上沉积LiF的乙醇溶液,得到厚度为20nm的电子注入层;
步骤6:在电子注入层上蒸镀Al,形成厚度为100nm的阴极。
实施例7
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,包括依次层叠设置的阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及阳极。电子传输层包括层叠设置的第一膜层和第二膜层,第二膜层设置在第一膜层远离阴极的一侧。
其中,阴极的材料为ITO,阴极的厚度为100nm;
第一膜层包括由交联剂交联的第一传输材料,交联剂的结构式为第一传输材料为Ga掺杂ZnO(ZnGaO),ZnGaO表面连接有油酸配体,第一膜层的厚度为20nm;
第二膜层包括由第二交联剂交联的第二传输材料以及辅助传输材料,第二交联剂的结构式为第二传输材料Mg掺杂ZnO(ZnMgO),ZnMgO表面连接有油酸配体,辅助传输材料为石墨烯,第二膜层的厚度为20nm;
量子点发光层的材料为硒化镉蓝色发光层量子点,量子点发光层的厚度为30mm;
空穴传输层的材料为PVK,空穴传输层的厚度为20nm;
空穴注入层的材料为PEDOT:PSS,空穴注入层的厚度为50nm;
阳极的材料为Ag,阳极的厚度为100nm。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,包括:
步骤1:提供玻璃基板,在玻璃基板上沉积100nm的ITO,制备阴极;
步骤2:将ZnGaO、结构式为的交联剂以及乙醇混合,得到第一成膜溶液,第一交联剂在第一成膜溶液的溶质中的质量占比为2%;
步骤3:在阴极上沉积第一成膜溶液,形成厚度为20nm的第一薄膜;
步骤4:利用波长为254nm、能量密度为4mW/cm2的紫外光对第一薄膜进行曝光处理5s,得到第一膜层;
步骤5:将制备了第一膜层的玻璃基板浸泡在甲苯中30s,然后在100℃的条件下退火10min;
步骤6:将ZnMgO、结构式为的第二交联剂、石墨烯以及乙醇混合,得到第二成膜溶液,第二交联剂在第二成膜溶液的溶质中的质量占比为2%;
步骤7:在第一膜层上沉积第二成膜溶液,形成厚度为20nm的第二薄膜;
步骤8:利用波长为254nm、能量密度为4mW/cm2的紫外光对第二薄膜进行曝光处理5s,得到第二膜层;
步骤9:将制备了第二膜层的玻璃基板浸泡在甲苯中30s,然后在100℃的条件下退火10min;
步骤10:在第二膜层上沉积硒化镉蓝色发光层量子点溶液,形成厚度为30nm的量子点发光层;
步骤11:在量子点发光层上沉积厚度为20nm的PVK,形成空穴传输层;
步骤12:在空穴传输层上沉积厚度为50nm的PEDOT:PSS,形成空穴注入层;
步骤13:在空穴注入层上沉积100nmAg,形成阳极。
实施例8
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,该量子点发光二极管将实施例7中辅助传输材料替换为MoS2,其余层结构与层材料与实施例7提供的量子点发光二极管中的层结构与层材料相同。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,该制备方法将实施例7提供的制备方法的步骤6中的辅助传输材料替换为MoS2,其余步骤均与实施例7提供的制备方法的步骤相同。
实施例9
本实施例提供一种倒置结构的量子点发光二极管,该量子点发光二极管将实施例7中辅助传输材料替换为MoS2与C60,其余层结构与层材料与实施例7提供的量子点发光二极管中的层结构与层材料相同。
本实施例还提供一种倒置结构的量子点发光二极管的制备方法,该制备方法将实施例7提供的制备方法的步骤6中的辅助传输材料替换为MoS2与C60,其余步骤均与实施例7提供的制备方法的步骤相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于:本对比例在制备电子传输层过程中,不使用任何交联剂。
对实施例1-9以及对比例1中的发光二极管进行性能测试,测试结果参见表1。其中,EQE表示器件效率;T95@1Knite表示发光二极管在1000nit的亮度下,亮度衰减到初始亮度的95%时所用的时间,用来表征器件寿命。
表1
从表1数据可以看出,相对于现有技术,本发明提供的量子点发光二极管不仅启亮电压有所降低,而且器件效率和寿命也有所上升,其原因是本发明提高的光电器件的电子传输层耐溶剂性能良好,电子传输层能够在后续的制备过程中抗溶剂冲刷,膜层稳定,从而提升了光电器件的效率与寿命。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,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 (14)
1.光电器件,其特征在于,所述光电器件包括阴极、阳极和功能层,所述功能层包括电子传输层,所述电子传输层的材料包括由交联剂交联的电子传输材料,所述交联剂为叠氮化合物,所述叠氮化合物具有至少两个作为端基的叠氮基团。
2.根据权利要求1所述的光电器件,其特征在于,所述叠氮化合物具有N3-R2-R1-R3-N3的通式,其中,所述R1为连接基团,其选自于取代或未取代的-(CH2)m1-、-(CH2)m2CH=CH(CH2)m3-、-(CH2)m4C≡C(CH2)m5-、-(CH2)m6O(CH2)m7-、-(CH2)m8CO(CH2)m9-、-(CH2)m10NHCO(CH2)m11-、-(CH2)m12CONH(CH2)m13-、-(CH2)m14OCO(CH2)m15-、-(CH2)m16COO(CH2)m17-、-(CH2)m18(OCH2)m19-、-COO(CH2)m20OOC-中的一种或多种的组合,其中,m1至m20各自独立地选自1~20的整数;
所述R2、R3分别独立地选自于取代或未取代的芳环、取代或未取代的杂芳环中的一种,其中所述杂芳环中包括至少一个杂原子,所述杂原子选自N、O、S中的至少一种,所述芳环的环原子中包括6~30个C,所述杂芳环的环原子中包括1~25个C;
或者,
所述叠氮化合物具有N3-R4-N3的通式,所述R4选自于取代或未取代的具有2~30个C原子的饱和烃基、取代或未取代的具有4~30个C原子的不饱和烃基中的一种;
所述取代基选自于硝基、氰基、羧基、卤素原子、羟基、苯基、乙烯基、C1~C10的烷基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的光电器件,其特征在于,所述m1至m20各自独立地选自1~10的整数;或者
所述R4选自于具有6~30个C原子的饱和烃基、具有6~30个C原子的不饱和烃基中的一种。
4.根据权利要求3所述的光电器件,其特征在于,所述R1选自于-(CH2)n-、-CH2CH=CH-、-CH2C≡C-、-CH2OCH2-、-CH2COCH2-、-CH2NHCOCH2-、-CH2OCOCH2-中的一种,其中n的取值范围为1~3;或者
所述R4选自于-(CH2)n1-、-(CH2)n2CH=CH(CH2)n3-中的一种,n1至n3各自独立地选自6~20的整数。
5.根据权利要求2所述的光电器件,其特征在于,所述芳环选自于苯环、萘环、蒽环、菲环中的一种;和/或,
所述杂芳环选自于噻吩环、苯并噻吩环、异苯并噻吩环、二苯并噻吩环、吡咯环、吲哚环、异吲哚环、吡啶环、喹啉环、苯并-5,6-喹啉环、苯并-6,7-喹啉环、苯并-7,8-喹啉环、异喹啉环、吖啶环、菲啶环、吩噻嗪环、吩嗪环、吡嗪环、吲嗪环、哒嗪环、苯并哒嗪环、1,3,5-三嗪环、1,2,4-三嗪环、1,2,3-三嗪环、1,2,4,5-四嗪环、1,2,3,4-四嗪环、1,2,3,5-四嗪环、咔唑环、氮杂咔唑环、苯并咔啉环、吡唑环、吲唑环、噁唑环、异噁唑环、咪唑环、苯并咪唑环、萘并咪唑环、菲并咪唑环、吡啶并咪唑环、吡嗪并咪唑环、喹喔啉并咪唑环、1,2,3-三唑环、1,2,4-三唑环、四唑环、异唑环、苯并三唑环、1,2,3-二唑环、1,2,4-二唑环、1,2,5-二唑环、1,3,4-二唑环、苯并唑环、萘并唑环、蒽并唑环、菲并唑环、1,2-噻唑环、1,3-噻唑环、苯并噻唑环、1,2,3-噻二唑环、1,2,4-噻二唑环、1,2,5-噻二唑环、1,3,4-噻二唑环、苯并噻二唑环、嘧啶环、苯并嘧啶环、萘啶环、蝶啶环、喹喔啉环、菲咯啉环、嘌呤环中的一种或多种。
6.根据权利要求1~5任一项所述的光电器件,其特征在于,所述叠氮化合物选自具有以下结构式的化合物中的一种或多种:
7.根据权利要求1~6任一项所述的光电器件,其特征在于,所述电子传输材料表面连接有配体,所述交联剂通过所述配体交联所述电子传输材料,所述配体选自于取代或未取代的具有1~20个C原子的醇、取代或未取代的具有1~20个C原子的硫醇、取代或未取代的具有1~20个C原子的羧酸、取代或未取代的具有1~20个C原子的膦酸、取代或未取代的具有1~20个C原子的胺中的一种或多种;
所述取代基选自C1~C10酯基、C1~C10酰胺基、C1~C10的烷氧基、C1~C10的烷硫基、C1~C10烷基、C6~C10芳基、羧基、巯基、膦基、膦酸基、氨基、硝基、氰基、卤素原子、羟基、乙烯基中的一种或多种。
8.根据权利要求1~7任一项所述的光电器件,其特征在于,所述电子传输层包括第一膜层和第二膜层,所述第二膜层设置于所述第一膜层的远离所述阴极的一侧;
其中,所述第一膜层的材料包括由交联剂交联的第一传输材料,所述第一传输材料为掺杂的金属氧化物,所述第一传输材料的掺杂元素选自于Ga、Li、Al、Ag、In、Cd中的一种或多种;所述第二膜层的材料包括由交联剂交联的第二传输材料,所述第二传输材料为掺杂或未掺杂的金属氧化物,所述第二传输材料的掺杂元素选自于Mg、卤素元素中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的光电器件,其特征在于,所述第二膜层的材料还包括辅助传输材料,所述辅助传输材料选自于石墨烯、C60、MoS2中的一种或多种。
10.根据权利要求9所述的光电器件,其特征在于,所述交联剂在所述第一膜层材料中的质量占比为1~10%,优选为2~5%;和/或,
所述交联剂在所述第二膜层材料中的质量占比为1%~10%,优选为2~5%。
11.根据权利要求1~10任一项所述的光电器件,其特征在于,所述功能层还包括空穴功能层以及发光层,所述空穴功能层包括空穴传输层和/或空穴注入层,所述空穴功能层设置于所述阳极与所述发光层之间,所述发光层设置于所述空穴功能层与所述电子传输层之间,所述电子传输层设置于所述发光层与所述阴极之间;
其中,所述阴极的材料选自于金属、碳硅材料、金属氧化物中的一种或多种;和/或,
所述发光层的材料选自于Si、Ge、CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe、CdZnSeSTe、CdSe/ZnS、CdZnSe/ZnS、CdS/CdZnS、InP、InAs、InAsP、InP/InAsP、PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、PbSe/PbS、GaN中的一种或多种;和/或,
所述空穴传输层的材料选自于聚(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(TCATA)、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)中的一种或多种;和/或,
所述空穴注入层材料选自于聚(亚乙基二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐、铜酞菁、氧化钛酞菁、4,4',4'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、4,4',4”-三[2-萘基(苯基)氨基]三苯胺、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种;和/或,
所述阳极的材料选自于金属、碳硅材料、以及金属氧化物中的一种或多种。
12.一种光电器件的制备方法,其特征在于,包括:
提供第一基板和成膜溶液,所述第一基板包括层叠设置的阳极和发光层,所述成膜溶液包括电子传输材料和交联剂,所述交联剂选自权利要求1~11任一项所述的叠氮化合物;
在所述发光层上沉积所述成膜溶液,然后对沉积的所述成膜溶液进行紫外光照射,形成电子传输层;以及
在所述电子传输层上制备阴极层,得到所述光电器件;
或者,
提供第二基板和成膜溶液,所述第二基板包括阴极,所述成膜溶液包括电子传输材料和交联剂,所述交联剂选自权利要求1~11任一项所述的叠氮化合物;
在所述阴极上沉积所述成膜溶液,然后对沉积的所述成膜溶液进行紫外光照射,形成电子传输层;
在所述电子传输层上制备发光层;以及
在所述发光层上制备阳极层,得到所述光电器件。
13.根据权利要求12所述的制备方法,其特征在于,所述成膜溶液包括第一成膜溶液与第二成膜溶液,
形成所述电子传输层包括:在所述第一基板中的所述发光层上沉积所述第一成膜溶液,然后对沉积的所述第一成膜溶液进行紫外光照射,得到第一膜层;
在所述第一膜层上沉积所述第二成膜溶液,然后对沉积的所述第二成膜溶液进行紫外光照射,得到第二膜层;
或者,
形成所述电子传输层包括:在所述第二基板中的所述阴极上沉积所述第二成膜溶液,然后对沉积的所述第二成膜溶液进行紫外光照射,得到第二膜层;
在所述第二膜层上沉积所述第一成膜溶液,然后对沉积的所述第一成膜溶液进行紫外光照射,得到第一膜层;
其中,所述第一膜层的材料包括由交联剂交联的第一传输材料,所述第一传输材料为掺杂的金属氧化物,所述第一传输材料的掺杂元素选自于Ga、Li、Al、Ag、In、Cd中的一种或多种;所述第二膜层的材料包括由交联剂交联的第二传输材料,所述第二传输材料为掺杂或未掺杂的金属氧化物,所述第二传输材料的掺杂元素选自于Mg、卤素元素中的一种或多种。
14.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,所述第二成膜溶液中还包括辅助传输材料,所述辅助传输材料选自于石墨烯、C60、MoS2中的一种或多种;和/或,
所述交联剂在所述第一膜层材料中的质量占比为1~10%,优选为2-5%;和/或,
所述交联剂在所述第二膜层材料中的质量占比为1%~10%,优选为2~5%。
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- 2023-09-20 WO PCT/CN2023/120174 patent/WO2024067311A1/zh unknown
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WO2024067311A1 (zh) | 2024-04-04 |
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