CN117979776A - 薄膜的制备方法、光电器件与电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种薄膜的制备方法、光电器件与电子设备,在薄膜的形成过程中,对位于基板的一侧的薄膜材料进行离子束轰击和氢离子束轰击处理,以使薄膜对水氧敏感度大幅度地下降,提高了薄膜在极端环境下的性能稳定性,所述光电器件中功能层的至少一种膜层采用所述薄膜的制备方法制得,从而提升光电器件在极端环境下的性能,将所述光电器件应用于电子设备中,有利于提高电子设备的光电性能、工作稳定性和使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及光电技术领域,具体涉及一种薄膜的制备方法、光电器件与电子设备。
背景技术
薄膜是指由原子、分子或离子中的至少一种沉积于基板表面而形成的二维材料,薄膜的材料可以是有机化合物以及无机化合物中的至少一种。薄膜的种类包括但不限于是光学薄膜和半导体薄膜,薄膜被广泛应用于电子、机械、印刷等领域。
薄膜在极端环境下的稳定性影响着包含薄膜的产品的性能稳定性,极端环境例如可以是水氧含量高的高湿度环境,高湿度环境可能对产品的性能造成不可逆的负面影响。因此,如何提高薄膜在极端环境下的性能稳定性对薄膜的应用与发展具有重要意义。
发明内容
本申请提供了一种薄膜的制备方法、光电器件与电子设备,以改善薄膜在极端环境下的性能稳定性。
本申请的技术方案如下:
第一方面,本申请提供了一种薄膜的制备方法,包括步骤:
提供基板,在所述基板的一侧施加包含薄膜材料的溶液,以形成湿膜;以及
对所述湿膜进行干燥处理以形成固化膜,以用于形成所述薄膜;
其中,在所述薄膜的形成过程中,在第一预设时间段内,对位于所述基板的一侧的所述薄膜材料进行第一离子束轰击,以及在第二预设时间段内,对位于所述基板的一侧的所述薄膜材料进行第二离子束轰击;所述第一离子束轰击和所述第二离子束轰击中的一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击。
可选地,所述第一离子束轰击和所述第二离子束轰击是在所述干燥处理以形成固化膜的步骤之后进行。
可选地,所述第一离子束轰击和所述第二离子束轰击是在所述形成湿膜的步骤之后且在所述干燥处理以形成固化膜的步骤之前进行。
可选地,所述包含薄膜材料的溶液的浓度为20mg/mL至50mg/mL;
和/或,所述薄膜的厚度为25nm至50nm;
和/或,所述第一预设时间段为20毫秒至50秒;
和/或,所述第二预设时间段为20毫秒至50秒;
和/或,所述干燥处理的时间为5分钟至60分钟。
可选地,所述氢离子束轰击为连续式处理,所述氢离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,所述氢离子束轰击的处理时间为20ms至60ms;或者,所述氢离子束轰击为间断式处理,所述氢离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,每次氢离子束轰击时间为20ms至60ms,相邻两次氢离子束轰击时间的间隔为2s至5s,氢离子束轰击的次数为2次至10次;
和/或,所述氧离子束轰击为连续式处理,所述氧离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,所述氧离子束轰击的处理时间为20ms至60ms;或者,所述氧离子束轰击为间断式处理,所述氧离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,每次氧离子束轰击时间为20ms至60ms,相邻两次氧离子束轰击的间隔为2s至5s,氧离子束轰击的轰击次数为2次至10次。
可选地,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击无重叠处理的时间段。
可选地,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击依照先后顺序分别进行;
或者,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击交替进行。
可选地,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击存在至少部分重叠处理的时间段。
第二方面,本申请提供了一种光电器件,包括:
阳极;
阴极,与所述阳极相对设置;以及
功能层,设置于所述阳极与所述阴极之间;
其中,所述功能层中的至少一种膜层采用如第一方面中任意一种所述薄膜的制备方法制得。
可选地,所述光电器件为正置型结构,至少与所述阴极相邻的膜层采用如第一方面中任意一种所述薄膜的制备方法制得;
或者,所述光电器件为倒置型结构,至少与所述阳极相邻的膜层采用如第一方面中任意一种所述薄膜的制备方法制得。
可选地,所述功能层包括发光层,所述发光层的材料选自有机发光材料或量子点;
其中,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、TBPe荧光材料、TTPA荧光材料、TBRb荧光材料或DBP荧光材料中的至少一种;
所述量子点选自单一组分量子点、核壳结构量子点、无机钙钛矿量子点或有机-无机杂化钙钛矿量子点的至少一种,所述单一组分量子点的材料、所述核壳结构量子点的核的材料以及所述核壳结构量子点的壳的材料彼此独立地选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物或I-III-VI族化合物中的至少一种,其中,所述II-VI族化合物选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe或HgZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs或InAlPSb中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe或SnPbSTe中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2或AgInS2中的至少一种;
和/或,所述阳极和所述阴极的材料彼此独立地选自金属、碳材料或金属氧化物材料中的至少一种,所述金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca或Mg中的至少一种,所述碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的至少一种,所述金属氧化物材料选自氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、氧化锡锑、铝掺杂的氧化锌、镓掺杂的氧化锌、铟掺杂的氧化锌或镁掺杂的氧化锌中的至少一种。
可选地,所述功能层还包括空穴功能层,所述空穴功能层设置于所述阳极与所述发光层之间,所述空穴功能层包括空穴注入层和/或空穴传输层,对于包含所述空穴注入层和所述空穴传输层的所述空穴功能层,所述空穴注入层较所述空穴传输层更靠近所述阳极,所述空穴传输层较所述空穴注入层更靠近所述发光层;
和/或,所述功能层还包括电子功能层,所述电子功能层设置于所述阴极与所述发光层之间,所述电子功能层包括电子注入层和/或电子传输层,对于包含所述电子注入层和所述电子传输层的所述电子功能层,所述电子注入层较所述电子传输层更靠近所述阴极,所述电子传输层较所述电子注入层更靠近所述发光层。
可选地,所述空穴传输层的材料选自聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、3-己基取代聚噻吩、聚(9-乙烯咔唑)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]、聚(N,N'-二(4-丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺-CO-9,9-二辛基芴)、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-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、掺杂或非掺杂的石墨烯、C60、NiO、MoO3、WO3、V2O5、CrO3、CuO或P型氮化镓中的至少一种;
和/或,所述空穴注入层的材料选自聚(3,4-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、酞菁铜、酞菁氧钛、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]三苯基胺、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、过渡金属氧化物或过渡金属硫系化合物中的至少一种,所述过渡金属氧化物选自NiOx、MoOx、WOx、CrOx或CuOx中的至少一种,所述过渡金属硫系化合物选自MoSx、MoSex、WSx、WSex或CuSx中的至少一种;
和/或,所述电子注入层的材料包括碱金属卤化物、碱金属有机络合物或有机膦化合物中的至少一种,所述有机膦化合物选自有机氧化磷、有机硫代膦化合物或有机硒代膦化合物中的至少一种;
和/或,所述电子传输层的材料包括金属氧化物,所述金属氧化物选自ZnO、TiO2、SnO2、BaO、Ta2O3、Al2O3、ZrO2、TiLiO、ZnGaO、ZnAlO、ZnMgO、ZnSnO、ZnLiO、InSnO、AlZnO、ZnOCl、ZnOF或ZnMgLiO中的至少一种。
可选地,所述电子传输层的材料还包括丙三醇,在所述电子传输层中,所述金属氧化物:丙三醇的质量比为1:(0.01~0.1)。
和/或,所述金属氧化物的平均粒径为2nm至15nm。
第三方面,本申请提供了一种电子设备,所述电子设备包括如第二方面中任意一种所述的光电器件。
本申请提供了一种薄膜的制备方法、光电器件与电子设备,具有如下技术效果:
对于本申请中薄膜的制备方法,具体是在薄膜的形成过程中,通过氧离子束轰击和氢离子束轰击的处理工艺,以使薄膜获得过量的氢离子和过量的氧离子的饱和处理,因此,即使后续对薄膜进行结构与工艺的调整,也不会因极微量的氢离子和氧离子的存在而破坏自身的电学平衡,从而薄膜对水氧敏感度大幅度地下降,有效改善高湿度环境对薄膜性能的负面影响。
对于本申请的光电器件,在功能层中至少一种膜层的形成过程中,通过氧离子束轰击和氢离子束轰击的处理工艺,以使膜层获得过量的氢离子和过量的氧离子的饱和处理,有效降低了所述膜层对水氧的敏感度,从而提高了光电器件在高湿度环境下的光电性能和使用寿命;此外,在电子传输层中掺杂丙三醇,并且在电子传输层的形成过程中,对电子传输湿膜或电子传输层进行氧离子束轰击和氢离子束轰击处理,能够提升光电器件在高温环境下的性能,进而有利于提升光电器件在极端环境下的性能稳定性。
将本申请的光电器件应用于电子设备中,有利于提高电子设备的光电性能、工作稳定性和使用寿命。
附图说明
下面结合附图,通过对本申请的具体实施方式详细描述,将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请实施例中提供的一种薄膜的制备方法的流程示意图;
图2为本申请实施例中提供的第一种光电器件的结构示意图;
图3为本申请实施例中提供的第二种光电器件的结构示意图;
图4为本申请实施例中提供的第三种光电器件的结构示意图。
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前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另行定义,文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术人员所熟悉的意义相同。此外,任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用,但不能限制本申请的内容。
需说明的是,以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。本申请的各个实施例可以以一个范围的型式存在;应当理解,以一范围型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,以及所数范围内的单一数字,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)。
如本申请所用,“包括”是指“包括但不限于”。
如本申请所用,“和/或”用于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”可以表示三种情况:第一种情况是单独存在A;第二种情况是同时存在A和B;第三种情况是单独存在B的情况,其中,A和B分别可以是单数或者复数。
如本申请所用,“至少一种(个)”是指一种或多种,“多种(个)”是指两种(个)或两种(个)以上。术语“至少一种(个)”或其类似表达,指的是这些项中的任意组合,包括单种(个)或复数种(个)的任意组合。例如,“a、b或c中的至少一种(个)”或“a,b和c中的至少一种(个))”均可表示为:a、b、c、a-b(即a和b)、a-c、b-c或a-b-c,其中,a,b和c分别可以是单种(个)或多种(个)。
本申请实施例提供了一种薄膜的制备方法,如图1所示,包括如下步骤:
S1、提供基板,在基板的一侧施加薄膜材料溶液,以形成湿膜;
S2、对湿膜进行干燥处理以形成固化膜,以用于形成薄膜。
其中,在薄膜的形成过程中,在第一设时间段内,对位于基板的一侧的薄膜材料进行第一离子束轰击,以及在第二预设时间段内,对位于基板的一侧的薄膜材料进行第二离子束轰击。第一离子束轰击和第二离子束轰击中的一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击,例如:第一离子束轰击为氢离子束轰击,第二离子束轰击为氧离子束轰击,又如:第一离子束轰击为氧离子束轰击,第二离子束轰击为氢离子束轰击。
如本申请所用,“第一预设时间段”是指在薄膜的形成过程中,第一离子束轰击的总时间。第一预设时间段是操作者自行设定的时间范围,该时间范围可由多次重复实验获得,并且薄膜材料的类型不同,第一预设时间段也会有所区别。在本申请的一些实施例中,第一离子束轰击为连续式处理,则第一预设时间段为第一离子束轰击的时间。在本申请的另一些实施例中,第一离子束轰击为间断式处理,例如第一离子束轰击包括多个第一离子束轰击子处理,则第一预设时间段为多个第一离子束轰击子处理的时间之和。在本申请的一些实施例中,第一预设时间段为20ms至50s。
如本申请所用,“第二预设时间段”是指在薄膜的形成过程中,第二离子束轰击的总时间。第二预设时间段是操作者自行设定的时间范围,该时间范围可由多次重复实验获得,并且薄膜材料的类型不同,第二预设时间段也会有所区别。在本申请的一些实施例中,第二离子束轰击为连续式处理,则第二预设时间段为第一离子束轰击的时间。在本申请的另一些实施例中,第二离子束轰击为间断式处理,例如第二离子束轰击包括多个第二离子束轰击子处理,则第二预设时间段为多个第二离子束轰击子处理的时间之和。在本申请的一些实施例中,第二预设时间段为20ms至50s。
第一预设时间段与第二预设时间段至少部分重叠或者完全不重叠。“至少部分重叠”是指存在对位于基板的一侧的薄膜材料同时进行氢离子束轰击和氧离子束轰击的情况,包括第一预设时间段和第二预设时间段完全重叠的情况。可以理解的是,第一预设时间段和第二预设时间段可以存在于薄膜形成的整个过程中,薄膜形成的整个过程包括形成湿膜的过程、湿膜转变为固化膜的过程以及对固化膜进行进一步地处理以转变为薄膜的过程。
如本申请所用,“完全不重叠”是指对位于基板的一侧的薄膜材料不会同时进行氢离子束轰击和氧离子束轰击,包括氢离子束轰击和氧离子束轰击按照一定的顺序先后进行的情况,例如先进行氢离子束轰击,并待氢离子束轰击处理完毕之后再进行氧离子束轰击;又如先进行氧离子束轰击,并待氧离子束轰击处理完毕之后再进行氢离子束轰击。“完全不重叠”还包括氢离子束轰击和氧离子束轰击交替进行的情况。
在本申请的一些实施例中,氢离子束轰击为连续式处理,氢离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,例如为1keV至3keV、3keV至5keV、5keV至7keV、7keV至9keV、或者9keV至10keV;氢离子束轰击的处理时间为20ms至60ms,例如为20ms至30ms、30ms至40ms、40ms至50ms、或者50ms至60ms。
在本申请的另一些实施例中,氢离子束轰击为间断式处理,氢离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,例如为1keV至3keV、3keV至5keV、5keV至7keV、7keV至9keV、或者9keV至10keV;每次氢离子束轰击时间为20ms至60ms,例如为20ms至30ms、30ms至40ms、40ms至50ms、或者50ms至60ms;相邻两次氢离子束轰击时间的间隔为2s至5s,氢离子束轰击的次数为2次至10次。
在本申请的一些实施例中,氧离子束轰击为连续式处理,氧离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,例如为1keV至3keV、3keV至5keV、5keV至7keV、7keV至9keV、或者9keV至10keV;氧离子束轰击的处理时间为20ms至60ms,例如为20ms至30ms、30ms至40ms、40ms至50ms、或者50ms至60ms。
在本申请的另一些实施例中,氧离子束轰击为间断式处理,氧离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,例如为1keV至3keV、3keV至5keV、5keV至7keV、7keV至9keV、或者9keV至10keV;每次氧离子束轰击时间为20ms至60ms,例如为20ms至30ms、30ms至40ms、40ms至50ms、或者50ms至60ms;相邻两次氧离子束轰击时间的间隔为2s至5s,氧离子束轰击的次数为2次至10次。
可以理解的是,对于氢离子束轰击和氧离子束轰击依照先后顺序分别进行的实施方案,则在整个氢离子束轰击的处理过程中,氢离子束轰击可以是连续式的或间断式,同理,在整个氧离子束轰击的处理过程中,氧离子束轰击可以是连续式的或间断式。对于氢离子束轰击和氧离子束轰击交替进行的实施方案,单次氢离子束轰击可以是连续式的或间断式,同理,单次氧离子束轰击可以是连续式的或间断式。对于氢离子束轰击和氧离子束轰击存在至少部分重叠处理的时间段的实施方案,氢离子束轰击可以是连续式的或间断式,同理,氧离子束轰击可以是连续式的或间断式。
在本申请的一些实施例中,第一离子束轰击和第二离子束轰击是在所述干燥处理以形成固化膜的步骤之后进行,即:对固化膜进行第一离子束轰击和第二离子束轰击,以形成薄膜。
在本申请的一些实施例中,第一离子束轰击和第二离子束轰击是在所述形成湿膜的步骤之后且在所述干燥处理以形成固化膜的步骤之前进行,能够进一步地提高薄膜的成膜质量,降低了薄膜的表面粗糙度,原因在于:相较于对固化膜进行氢离子束轰击和氧离子束轰击,对湿膜或未完全固化的膜层进行氢离子束轰击和氧离子束轰击,能够促使薄膜材料分子排列地更加有序。
可以理解的是,氢离子束轰击存在于形成湿膜的过程中、湿膜干燥形成固化膜的过程中以及由固化膜转变至薄膜的过程中的至少一者,即:氢离子束轰击可以仅存在于形成湿膜的过程中、或仅存在于湿膜干燥形成固化膜的过程中、或者仅存在于固化膜转变至薄膜的过程中,氢离子束轰击还可以存在于形成湿膜的过程中和湿膜干燥形成固化膜的过程中、或者存在于形成湿膜的过程中和固化膜转变至薄膜的过程中、或者存在于湿膜干燥形成固化膜的过程中和固化膜转变至薄膜的过程中,氢离子束轰击还可以存在于形成湿膜的过程中、湿膜干燥形成固化膜的过程中以及固化膜转变至薄膜的过程中。此外,氢离子束轰击可以是连续式进行,也可以是间断式进行。
可以理解的是,当氢离子束轰击存在于所述施加包含薄膜材料的溶液中时,对位于基板的一侧的薄膜材料进行氢离子束轰击是指:对位于基板的一侧的包含薄膜材料的溶液进行氢离子束轰击处理,位于基板的一侧的薄膜材料物以溶液形式存在。当氢离子束轰击存在于湿膜干燥形成固化膜的过程中时,对于位于基板的一侧的氢离子束轰击来说,部分以溶液形式存在,部分以固态形式存在,则对位于基板的一侧的薄膜材料进行氢离子束轰击还包括对位于基板的一侧的包含薄膜材料的溶液进行氢离子束轰击处理。
同理,氧离子束轰击参照前述关于氢离子束轰击的描述。
具体的,在步骤S1中,基板可以单层结构,也可以是多层结构。例如基板为单层结构,基板可以是刚性衬底或柔性衬底,刚性衬底的材料包括但不限于是玻璃、陶瓷或金属,柔性衬底的材料包括但不限于是聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚苯乙烯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚芳基酸酯、聚芳酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚烯丙基酯或纺织纤维中的至少一种。又如,基板可以是多层结构,基板例如为包含底电极的预制器件,薄膜形成于底电极的一侧。
在步骤S1中,薄膜材料可以是光电器件中某一种功能层的材料,包括但不限于是空穴注入材料、空穴传输材料、发光材料、电子传输材料或电子注入材料。所述溶液的溶剂可以是能够使溶质在其中分散性能良好的材料,例如可以是有机溶剂。以薄膜材料为电子传输材料为例,电子传输材料为金属氧化物,所述溶液的溶剂包括但不限于是二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、异丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇或2-甲氧基丁醇中的至少一种。以薄膜材料为量子点为例,所述溶液的溶剂包括但不限于是正辛烷、正己烷、环己烷、庚烷、辛烷、甲苯、氯仿、四氯化碳、氯苯、邻二氯苯、对二氯苯或1,3,5,-三氯苯中的至少一种。
在步骤S1中,所述溶液的施加方式包括但不限于是旋涂、涂布、喷墨打印、刮涂、浸渍提拉、浸泡、喷涂、滚涂或浇铸中的至少一种。
为了提高成膜质量,在本申请的一些实施例中,在所述溶液中,薄膜材料的浓度为20mg/mL至50mg/mL,例如可以是20mg/mL至30mg/mL、30mg/mL至40mg/mL、或者40mg/mL至50mg/mL,示例为20mg/mL、30mg/mL、40mg/mL、或者50mg/mL。
在步骤S2中,“干燥处理”包括所有能使位于基板的一侧的湿膜获得更高能量而转变为固化膜层的工序,包括但不限于是热处理或真空干燥处理,其中,热处理包括但不限于是恒温式热处理工序或非恒温式热处理(例如温度呈梯度式变化)工序。热处理的温度可以是80℃至180℃,例如为80℃至100℃、100℃至120℃、120℃至150℃、或者150℃至180℃;热处理的时间可以是5min至60min,例如为5min至15min、15min至30min、30min至40min、或者40min至60min。作为第一个示例,干燥处理为恒温热处理,恒温热处理的温度为80℃,恒温热处理的时间为30min;作为第二个示例,干燥处理为真空干燥处理,真空度为10-2Mpa,处理时间为15min。
为了兼顾提高薄膜性能的稳定性以及便于实施氢离子束轰击和氧离子束轰击,在本申请的一些实施例中,薄膜的厚度为25nm至50nm,例如为25nm至30nm、30nm至35nm、35nm至40nm、40nm至45nm、或者45nm至50nm。
需要说明的是,在薄膜的形成过程中,通过氧离子束轰击和氢离子束轰击的处理工艺,以使薄膜获得过量的氢离子和过量的氧离子的饱和处理,因此,即使后续对薄膜进行结构与工艺的调整,也不会因极微量的氢离子和氧离子的存在而破坏自身的电学平衡,从而薄膜对水氧敏感度大幅度地下降,有效改善高湿度环境对薄膜性能的负面影响。
本申请实施例还提供了一种光电器件,如图2所示,光电器件1包括阳极11、阴极12以及功能层13,其中,阳极11与阴极12相对设置,功能层13设置于阳极11与阴极12之间,功能层13中的至少一种膜层采用本申请实施例中任意一种所述的制备方法制得。
对于本申请实施例的光电器件,在功能层中至少一种膜层的形成过程中,通过氧离子束轰击和氢离子束轰击的处理工艺,以使所述膜层获得过量的氢离子和过量的氧离子的饱和处理,有效降低了所述膜层对水氧的敏感度,从而提高了光电器件在高湿度环境下的光电性能和使用寿命,有利于提升光电器件在极端环境下的性能稳定性。
在本申请实施例的光电器件中,阳极11和阴极12可以是本领域常见的材料,例如:
阳极11和阴极12的材料彼此独立地选自金属、碳材料或金属氧化物中的至少一种,金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca或Mg中的至少一种;碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的至少一种;金属氧化物可以是掺杂或非掺杂金属氧化物,例如选自氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、氧化锡锑(ATO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、镓掺杂的氧化锌(GZO)、铟掺杂的氧化锌(IZO)或镁掺杂的氧化锌(MZO)中的至少一种。阳极11或阴极12也可以选自掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极,复合电极包括但不限于是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或TiO2/Al/TiO2中的至少一种。阳极11的厚度例如可以是20nm至200nm,阴极12的厚度例如可以是20nm至200nm。
在本申请的一些实施例中,继续参阅图2,功能层13包括发光层131,发光层131的材料例如选自有机发光材料或量子点,对应光电器件1为OLED或QLED,发光层131的厚度例如可以是10nm至50nm。其中,有机发光材料包括但不限于是二芳香基蒽衍生物、二苯乙烯芳香族衍生物、芘衍生物或芴衍生物、TBPe荧光材料、TTPA荧光材料、TBRb荧光材料或DBP荧光材料中的至少一种;量子点包括但不限于是红色量子点、绿色量子点或蓝色量子点中的至少一种,并且量子点包括但不限于是单一组分量子点、核壳结构量子点、无机钙钛矿量子点或有机-无机杂化钙钛矿量子点的至少一种,量子点的平均粒径例如可以是5nm至10nm,量子点的平均粒径示例为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。
对于单一组分量子点和核壳结构量子点,单一组分量子点的材料、核壳结构量子点的核的材料或核壳结构量子点的壳的材料包括但不限于是II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物或I-III-VI族化合物中的至少一种,其中,所述II-VI族化合物选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe或HgZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs或InAlPSb中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe或SnPbSTe中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2或AgInS2中的至少一种。
对于无机钙钛矿量子点,无机钙钛矿量子点的结构通式为AMX3,其中A为Cs+离子,M为二价金属阳离子,M包括但不限于是Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+或Eu2+,X为卤素阴离子,包括但不限于Cl-、Br-或I-。
对于有机-无机杂化钙钛矿量子点,有机-无机杂化钙钛矿量子点的结构通式为BMX3,其中B为有机胺阳离子,包括但不限于是CH3(CH2)n-2NH3+(n≥2)或NH3(CH2)nNH3 2+(n≥2),M为二价金属阳离子,M包括但不限于是Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+或Eu2+,X为卤素阴离子,包括但不限于Cl-、Br-或I-。
可以理解的是,当发光层的材料包括量子点时,发光层的材料还包括连接于量子点表面的配体,配体包括但不限于是胺类配体、羧酸类配体、硫醇类配体、(氧)膦配体、磷脂、软磷脂或聚乙烯基吡啶中的至少一种,胺类配体例如选自油胺、正丁胺、正辛胺、八胺、1,2-乙二胺或十八胺中的至少一种,羧酸类配体例如选自油酸、乙酸、丁酸、戊酸、己酸、花生酸、十酸、十一烯酸、十四酸或硬脂酸中的至少一种,硫醇类配体例如选自乙硫醇、丙硫醇、巯基乙醇、苯硫醇、辛硫醇、八烷基硫醇、十二烷基硫醇或十八烷基硫醇中的至少一种,(氧)膦配体选自三辛基膦或三辛基氧膦中的至少一种。
为了进一步地提升光电器件的光电性能和使用寿命,在本申请的一些实施例中,继续参阅图2,功能层13还包括空穴功能层132,空穴功能层132包括空穴注入层1321和/或空穴传输层1322。
在本申请实施例的光电器件中,空穴功能层132可以是单层结构,也可以是叠层结构,空穴功能层132的厚度例如可以是10nm至120nm。空穴功能层132例如为单层结构,空穴功能层132为空穴注入层1321或空穴传输层1322。又如,空穴功能层为叠层结构,请继续参阅图3,空穴功能层132由层叠设置的空穴注入层1321和空穴传输层1322组成,空穴注入层1321较空穴传输层1322更靠近阳极11,空穴传输层1322较空穴注入层1321更靠近发光层131。
空穴注入层1321的厚度例如为10nm至60nm。空穴注入层1321的材料包括但不限于是聚(3,4-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、酞菁铜、酞菁氧钛、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]三苯基胺、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、过渡金属氧化物或过渡金属硫系化合物中的至少一种,其中,所述过渡金属氧化物选自NiOx、MoOx、WOx、CrOx或CuOx中的至少一种,所述过渡金属硫系化合物选自MoSx、MoSex、WSx、WSex或CuSx中的至少一种。
空穴传输层1322的厚度例如为10nm至60nm。空穴传输层1322的材料包括但不限于是聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(简称为TFB,CAS号为220797-16-0)、3-己基取代聚噻吩(CAS号为104934-50-1)、聚(9-乙烯咔唑)(PVK,CAS号为25067-59-8)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](Poly-TPD,CAS号为472960-35-3)、聚(N,N'-二(4-丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺-CO-9,9-二辛基芴)(PFB,CAS号为223569-28-6)、4,4',4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA,CAS号为139092-78-7)、4,4'-二(9-咔唑)联苯(CBP,CAS号为58328-31-7)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD,CAS号为65181-78-4)以及N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB,CAS号为123847-85-8)、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、掺杂或非掺杂的石墨烯、C60、NiO、MoO3、WO3、V2O5、CrO3、CuO或P型氮化镓中的至少一种。
为了进一步地提升光电器件的光电性能和使用寿命,在本申请的一些实施例中,继续参阅图2,功能层13还包括电子功能层133,电子功能层133包括电子注入层和/或电子传输层。
在本申请实施例的光电器件中,电子功能层133可以是单层结构,也可以是叠层结构,电子功能层133的厚度例如可以是10nm至120nm。电子功能层133例如为单层结构,电子功能层133为电子注入层或电子传输层。又如,电子功能层133为叠层结构,电子功能层133由层叠设置的电子注入层和电子传输层组成,电子注入层较电子传输层更靠近阴极12,电子传输层较电子注入层更靠近发光层131。
电子注入层的厚度例如为10nm至60nm。电子注入层的材料包括但不限于是碱金属卤化物、碱金属有机络合物或有机膦化合物中的至少一种,碱金属卤化物包括但不限于是LiF,碱金属有机络合物包括但不限于是8-羟基喹啉锂,有机膦化合物包括但不限于是有机氧化磷、有机硫代膦化合物或有机硒代膦化合物中的至少一种。
电子传输层的厚度例如为10nm至50nm。电子传输层的材料包括但不限于是金属氧化物,金属氧化物包括但不限于是ZnO、TiO2、SnO2、BaO、Ta2O3、ZrO2、TiLiO、ZnGaO、ZnAlO、ZnMgO、ZnSnO、ZnLiO、InSnO、AlZnO、ZnOCl或ZnOF中的至少一种。对于掺杂的金属氧化物,提供的化学式仅示明了元素组成,并未示明各个元素的含量,例如:ZnMgO仅表示由Zn、Mg和O三种元素组成。金属氧化物例如是纳米金属氧化物,纳米金属氧化物的平均粒径例如可以是2nm至15nm,纳米金属氧化物的平均粒径示例为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm、11nm、12nm、13nm、14nm、或者15nm。
现有的光电器件处于高温环境下,光电器件1的电子注入水平会发生显著变化,尤其是QLED,原因在于:电子传输层的材料包括金属氧化物,金属氧化物的表面存在较多的缺陷态,例如氧空位缺陷,而位于金属氧化物表面的缺陷态受环境因素影响较大,导致金属氧化物的性能会因环境条件改变而变化,造成电子传输层的稳定性较差。申请人发现,在现有的电子传输层中掺杂丙三醇可以提高电子传输层的稳定性,丙三醇的羟基可作为配体与缺陷态结合以提高金属氧化物的稳定性,但是申请人还发现:若丙三醇掺杂量过少,例如丙三醇的添加量不大于金属氧化物的质量的0.1倍,则对电子传输层的稳定性的提升效果不明显;若丙三醇掺杂量过多,例如丙三醇的添加量大于金属氧化物的质量的0.1倍,则采用溶液法制备电子传输层时,丙三醇在金属氧化物溶剂中的分散性能较差,会对成膜质量造成负面影响,此外,需要对包含丙三醇和金属氧化物的电子传输材料溶液进行长时间的高温热处理以使电子传输层获得理想的稳定性,但长时间的高温热处理会对底电极与电子传输层之间的功能层(例如量子点发光层)造成损伤。
申请人还发现,采用本申请实施例中膜层的制备方法制备电子传输层,且电子传输层中掺杂少量的丙三醇,即在电子传输层的形成过程中,对施加于预制器件的一侧的包含丙三醇和金属氧化物的电子传输材料溶液进行氢离子束轰击和氧离子束轰击,或对包含丙三醇和金属氧化物的固化膜层进行氢离子束轰击和氧离子束轰击,能够显著提高电子传输层在极端环境(高湿度环境和高温环境)下的性能稳定性,从而有利于提升光电器件在极端环境(高湿度环境和高温环境)下的性能稳定性。
为了进一步地提升电子传输层的性能稳定性,在本申请的一些实施例中,在电子传输层中,金属氧化物:丙三醇的质量比为1:(0.01~0.1),例如为1:(0.01~0.0.02)、1:(0.02~0.0.03)、1:(0.03~0.0.04)、1:(0.04~0.0.05)、1:(0.05~0.0.06)、1:(0.06~0.0.07)、1:(0.07~0.0.08)、1:(0.08~0.09)、或者1:(0.09~0.1)。
可以理解的是,本申请实施例的光电器件还可以包括其他功能层,例如设置于发光层与空穴传输层之间的电子阻挡层。在本申请实施例的光电器件中,位于阳极与阴极之间的各个功能层均可以采用本申请实施例中所述薄膜的制备方法制得,包括但不限于是空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层或电子注入层中的一种或多种。
为了进一步地提高光电器件在高湿度环境下的性能稳定性,在本申请的一些实施例中,光电器件为正置型结构,至少与阴极相邻的膜层采用本申请实施例中所述薄膜的制备方法制得,与阴极相邻的膜层例如可以是电子传输层或电子注入层;光电器件为倒置型结构,至少与阳极相邻的膜层采用本申请实施例中所述薄膜的制备方法制得,与阳极相邻的膜层例如可以是空穴传输层或空穴注入层。
在本申请的一些实施例中,光电器件为正置型结构,包括层叠设置的阳极、发光层、电子传输层和阴极,光电器件的制备方法包括如下步骤:
S11、提供阳极,在阳极的一侧形成发光层;
S12、在发光层远离阳极的一侧施加电子传输材料溶液,然后干燥处理以形成电子传输固化膜,接着对电子传输固化膜进行第一离子束轰击,再对电子传输固化膜进行第二离子束轰击,获得电子传输层;
S13、在电子传输层远离发光层的一侧形成阴极。
其中,第一离子束轰击和第二离子束轰击中一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击。光电器件还可以包括其他功能层,例如设置于阳极与发光层之间的空穴功能层。除了电子传输层之外,其他膜层的制备方法包括但不限于是溶液法和沉积法,溶液法包括但不限于是旋涂、涂布、喷墨打印、刮涂、浸渍提拉、浸泡、喷涂、滚涂或浇铸;沉积法包括化学法和物理法,化学法包括但不限于是化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法或共沉淀法,物理法包括但不限于是热蒸发镀膜法、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、原子层沉积法或脉冲激光沉积法。
可以理解的是,步骤S12还可以替换为“在发光层远离阳极的一侧施加电子传输材料溶液以形成电子传输湿膜,然后对电子传输湿膜进行第一离子束轰击,再对电子传输湿膜进行第二离子束轰击,接着对电子传输湿膜进行干燥处理,获得电子传输层”。
在本申请的一些实施例中,光电器件为正置型结构,包括层叠设置的阳极、发光层、电子传输层和阴极,光电器件的制备方法包括如下步骤:
S21、提供阳极,在阳极的一侧施加发光材料溶液,然后干燥处理以形成发光固化膜,接着对发光固化膜进行第一离子束轰击,再对发光固化膜进行第二离子束轰击,获得发光层;
S22、在发光层远离阳极的一侧施加电子传输材料溶液,然后干燥处理以形成电子传输固化膜,接着对电子传输固化膜进行第一离子束轰击,再对电子传输固化膜进行第二离子束轰击,获得电子传输层;
S23、在电子传输层远离发光层的一侧形成阴极。
其中,第一离子束轰击和第二离子束轰击中一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击。
进一步地,光电器件还包括设置于阳极与发光层的空穴注入层,在制备发光层的步骤之前,光电器件的制备方法还包括步骤:在阳极的一侧施加空穴注入材料溶液,然后干燥处理以形成空穴注入固化膜,接着对空穴注入固化膜进行第一离子束轰击,再对空穴注入固化膜进行第二离子束轰击,获得空穴注入层;发光层形成于空穴注入层远离阳极的一侧。
进一步地,光电器件还包括设置于空穴注入层与发光层的空穴传输层,在制备发光层的步骤之前且在制备空穴注入层的步骤之后,光电器件的制备方法还包括步骤:在空穴注入层远离阳极的一侧施加空穴传输材料溶液,然后干燥处理以形成空穴传输固化膜,接着对空穴传输固化膜进行第一离子束轰击,再对空穴传输固化膜进行第二离子束轰击,获得空穴传输层,发光层形成于空穴传输层远离空穴注入层的的一侧。
在本申请的另一些实施例中,光电器件为正置型结构,包括层叠设置的阳极、发光层、电子传输层和阴极,光电器件的制备方法包括如下步骤:
S31、提供阳极,在阳极的一侧施加发光材料溶液以形成发光湿膜,然后对发光湿膜进行第一离子束轰击,再对发光湿膜进行第二离子束轰击,接着对发光湿膜进行干燥处理,获得发光层;
S32、在发光层远离阳极的一侧施加电子传输材料溶液以形成电子传输湿膜,然后对电子传输湿膜进行第一离子束轰击,再对电子传输湿膜进行第二离子束轰击,接着对电子传输湿膜进行干燥处理,获得电子传输层;
S33、在电子传输层远离发光层的一侧形成阴极。
其中,第一离子束轰击和第二离子束轰击中一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击。
进一步地,光电器件还包括设置于阳极与发光层的空穴注入层,在制备发光层的步骤之前,光电器件的制备方法还包括步骤:在阳极的一侧施加空穴注入材料溶液以形成空穴注入湿膜,然后对空穴注入湿膜进行第一离子束轰击,再对空穴注入湿膜进行第二离子束轰击,接着对空穴注入湿膜进行干燥处理,获得空穴注入层;发光层形成于空穴注入层远离阳极的一侧。
进一步地,光电器件还包括设置于空穴注入层与发光层的空穴传输层,在制备发光层的步骤之前且在制备空穴注入层的步骤之后,光电器件的制备方法还包括步骤:在阳极的一侧施加空穴传输材料溶液以形成空穴传输湿膜,然后对空穴传输湿膜进行第一离子束轰击,再对空穴传输湿膜进行第二离子束轰击,接着对空穴传输湿膜进行干燥处理,获得空穴传输层;发光层形成于空穴传输层远离空穴注入层的的一侧。
作为替代性实施方案,在本申请的一些实施例中,光电器件为正置型结构,包括层叠设置的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极,光电器件的制备方法包括如下步骤:
S11’、提供阴极,在阴极的一侧形成电子传输层;
S12’、在电子传输层远离阴极的一侧形成发光层;
S13’、在发光层远离电子传输层的一侧施加空穴传输材料溶液,然后干燥处理以形成空穴传输固化膜,接着对空穴传输固化膜进行第一离子束轰击,再对空穴传输固化膜进行第二离子束轰击,获得空穴传输层;
S14’、在空穴传输层远离发光层的一侧形成阳极。
其中,第一离子束轰击和第二离子束轰击中一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击。除了空穴传输层之外,其他膜层的制备方法包括但不限于是溶液法和沉积法,溶液法包括但不限于是旋涂、涂布、喷墨打印、刮涂、浸渍提拉、浸泡、喷涂、滚涂或浇铸;沉积法包括化学法和物理法,化学法包括但不限于是化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法或共沉淀法,物理法包括但不限于是热蒸发镀膜法、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、原子层沉积法或脉冲激光沉积法。
可以理解的是,步骤S13’还可以替换为“在发光层远离电子传输层的一侧施加空穴传输材料溶液以形成空穴传输湿膜,然后对空穴传输湿膜进行第一离子束轰击,再对空穴传输湿膜进行第二离子束轰击,接着对空穴传输湿膜进行干燥处理,获得空穴传输层”。
进一步地,光电器件还包括设置于空穴传输层与阳极的空穴注入层,在制备空穴传输层的步骤之后且在制备阳极的步骤之前,光电器件的制备方法还包括步骤:在空穴传输层远离发光层的一侧施加空穴注入材料溶液以形成空穴注入湿膜,然后对空穴注入湿膜进行第一离子束轰击,再对空穴注入湿膜进行第二离子束轰击,接着对空穴注入湿膜进行干燥处理,获得空穴注入层;或者,光电器件的制备方法还包括步骤:在空穴传输层远离发光层的一侧施加空穴注入材料溶液以形成空穴注入湿膜,然后对空穴注入湿膜进行干燥处理以形成空穴注入固化膜,接着对空穴注入固化膜进行第一离子束轰击,再对空穴注入固化膜进行第二离子束轰击,获得空穴注入层。阳极形成于空穴注入层远离空穴传输层的一侧。
在本申请的一些实施例中,光电器件为正置型结构,包括层叠设置的阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极,光电器件的制备方法包括如下步骤:
S21’、提供阴极,在阴极的一侧施加电子传输材料溶液以形成电子传输湿膜,然后对电子传输湿膜进行第一离子束轰击,再对电子传输湿膜进行第二离子束轰击,接着对电子传输湿膜进行干燥处理,获得电子传输层;
S22’、在电子传输层远离阴极的一侧施加发光材料溶液以形成发光湿膜,然后对发光湿膜进行第一离子束轰击,再对发光湿膜进行第二离子束轰击,接着对发光湿膜进行干燥处理,获得发光层;
S23’、在发光层远离电子传输层的一侧施加空穴传输材料溶液以形成空穴传输湿膜,然后对空穴传输湿膜进行第一离子束轰击,再对空穴传输湿膜进行第二离子束轰击,接着对空穴传输湿膜进行干燥处理,获得空穴传输层;
S24’、在空穴传输层远离发光层的一侧形成阳极。
进一步地,光电器件还包括设置于空穴传输层与阳极的空穴注入层,空穴注入层的制备方法参照前文描述。
本申请实施例还提供了一种电子设备,电子设备包括本申请实施例中任意一种所述的光电器件。电子设备例如可以是任何具有显示功能的电子产品,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、对比例和实验例对本申请的技术方案及技术效果进行详细说明,以下实施例仅仅是本申请的部分实施例,并非对本申请作出具体限定。
实施例1
本实施例提供了一种薄膜的制备方法及其制得的薄膜,薄膜的材料为丙三醇和ZnO(平均粒径为6nm),且薄膜中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03,薄膜的厚度为30nm。
所述薄膜的制备方法包括如下步骤:
S1.1、提供薄膜材料溶液,薄膜材料溶液的溶剂为乙醇,薄膜材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且薄膜材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL;
S1.2、提供基板,在基板的一侧施加薄膜材料溶液,以形成湿膜;
S1.3、将湿膜后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min以固化膜;
S1.4、对步骤S1.3的固化膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对固化膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,获得薄膜。
实施例2
本实施例提供了一种薄膜的制备方法及其制得的薄膜,薄膜的材料为丙三醇和ZnO(平均粒径为6nm),且薄膜中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03,薄膜的厚度为30nm。
所述薄膜的制备方法包括如下步骤:
S2.1、提供薄膜材料溶液,薄膜材料溶液的溶剂为乙醇,薄膜材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且薄膜材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL;
S2.2、提供基板,在基板的一侧施加薄膜材料溶液,以形成湿膜;
S2.3、对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s;
S2.4、将湿膜置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得薄膜。
实施例3
本实施例提供了一种薄膜的制备方法及其制得的薄膜,相较于实施例1中的薄膜,本实施例中薄膜的区别之处仅在于:薄膜的材料省略了丙三醇。
相较于实施例1中薄膜的制备方法,本实施例中薄膜的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S1.1替换为“提供薄膜材料溶液,薄膜材料溶液的溶剂为乙醇,薄膜材料溶液的溶质为ZnO,薄膜材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL”。
实施例4
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,所述光电器件为正置型结构的量子点发光二极管,如图3所示,在由下至上的方向上,光电器件1包括依次层叠设置的衬底10、阳极11、空穴功能层132、发光层131、电子功能层133以及阴极12,其中,空穴功能层132、发光层131和电子功能层133构成了光电器件1的功能层13,空穴功能层132由层叠设置的空穴注入层1321和空穴传输层1322组成,空穴注入层1321较空穴传输层1322更靠近阳极11,空穴传输层1322较空穴注入层1321靠近发光层131,电子功能层133为电子传输层。
光电器件1中各个层的材料与厚度如下:
衬底10的材料为玻璃,衬底10的厚度为3mm;
阳极11的材料为ITO,阳极11的厚度为15nm;
阴极12的材料为Ag,阴极12的厚度为20nm;
发光层131的材料为CdS量子点,发光波长为535nm,发光颜色为绿色,发光层131的厚度为20nm;
空穴注入层1321的材料为PEDOT:PSS,空穴注入层1321的厚度为40nm;
空穴传输层1322的材料为TFB,空穴传输层1322的厚度为20nm;
电子功能层133的材料为丙三醇和ZnO(平均粒径为6nm),且电子功能层133中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03,电子功能层133的厚度为30nm。
本实施例中光电器件的制备方法包括如下步骤:
S4.1、提供衬底,在衬底的一侧溅射ITO以获得ITO层,用棉签蘸取少量肥皂水擦拭ITO层表面以去除表面肉眼可见的杂质,然后将包括ITO的衬底依次采用去离子水超声清洗15min、丙酮超声清洗15min、乙醇超声清洗15min以及异丙醇超声清洗15min,烘干后采用紫外-臭氧表面处理15min,获得包括阳极的衬底;
S4.2、在常温常压的空气环境下,在阳极远离衬底的一侧旋涂PEDOT:PSS水溶液,然后置于150℃下恒温热处理15min,获得空穴注入层;
S4.3、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴注入层远离阳极的一侧喷墨打印8mg/mL的TFB-氯苯溶液,然后置于120℃下恒温热处理10min,获得空穴传输层;
S4.4、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴传输层远离空穴注入层的一侧喷墨打印浓度为20mg/mL的CdS量子点-正辛烷溶液,然后置于120℃下恒温热处理5min,获得发光层;
S4.5、提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印电子传输材料溶液,随后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min以获得固化膜,接着对固化膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对固化膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,获得电子传输层;
S4.6、将包含电子传输层的预制器件置于真空度不高于3x10-4Pa的蒸镀仓中,通过掩膜板在电子传输层远离发光层的一侧热蒸镀Ag,获得阴极,然后采用环氧树脂胶和盖玻片封装,获得光电器件。
实施例5
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,本实施例中光电器件的结构组成与实施例4相同。
相较于实施例4中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S4.5替换为“提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印电子传输材料溶液以形成湿膜,接着对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层”。
实施例6
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,相较于实施例4的光电器件,本实施例中光电器件的区别之处仅在于:电子功能层的材料为ZnO(平均粒径为6nm),省略了丙三醇。
相较于实施例4中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S4.5中电子传输材料溶液替换为“浓度为30mg/mL的ZnO-乙醇溶液”。
实施例7
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,本实施例中光电器件的结构组成与实施例4相同。
相较于实施例4中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S4.4替换为“在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴传输层远离空穴注入层的一侧喷墨打印浓度为20mg/mL的CdS量子点-正辛烷溶液以形成湿膜,接着对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于120℃下恒温热处理5min,获得发光层”,并将步骤S4.5替换为“提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印电子传输材料溶液,随后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层”。
实施例8
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,本实施例中光电器件的结构组成与实施例4相同。
相较于实施例4中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S1.3替换为“在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在阳极远离衬底的一侧旋涂PEDOT:PSS水溶液以形成湿膜,接着对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于150℃下恒温热处理15min,获得空穴注入层”,并将步骤S1.5替换为“提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印电子传输材料溶液,随后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层”。
实施例9
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,本实施例中光电器件的结构组成与实施例4相同。
本实施例中光电器件的制备方法包括如下步骤:
S9.1、参照步骤S4.1;
S9.2、在常温常压的空气环境下,在阳极远离衬底的一侧旋涂PEDOT:PSS水溶液,然后置于150℃下恒温热处理15min以形成固化膜,接着对固化膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对固化膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,获得空穴注入层;
S9.3、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴注入层远离阳极的一侧喷墨打印8mg/mL的TFB-氯苯溶液,然后置于120℃下恒温热处理10min以形成固化膜,接着对固化膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对固化膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,获得空穴传输层;
S9.4、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴传输层远离空穴注入层的一侧喷墨打印浓度为20mg/mL的CdS量子点-正辛烷溶液,然后置于120℃下恒温热处理5min以形成固化膜,接着对固化膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对固化膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,获得发光层;
S9.5、参照步骤S4.5;
S9.6、参照步骤S4.6。
实施例10
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,本实施例中光电器件的结构组成与实施例4相同。
本实施例中光电器件的制备方法包括如下步骤:
S10.1、参照步骤S4.1;
S10.2、在常温常压的空气环境下,在阳极远离衬底的一侧旋涂PEDOT:PSS水溶液以形成湿膜,然后对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于150℃下恒温热处理15min,获得空穴注入层;
S10.3、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴注入层远离阳极的一侧喷墨打印8mg/mL的TFB-氯苯溶液以形成湿膜,然后对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后120℃下恒温热处理10min,获得空穴传输层;
S10.4、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴传输层远离空穴注入层的一侧喷墨打印浓度为20mg/mL的CdS量子点-正辛烷溶液以形成湿膜,然后对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后120℃下恒温热处理5min,获得发光层;
S10.5、提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印电子传输材料溶液以形成湿膜,接着对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层;
S10.6、参照步骤S4.6。
实施例11
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,相较于实施例10的光电器件,本实施例中光电器件的区别之处仅在于:电子功能层中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.01。
相较于实施例10中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S10.5中电子传输材料溶液的溶质组成替换为“电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO,ZnO:丙三醇的质量比为1:0.01,电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL”。
实施例12
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,相较于实施例10的光电器件,本实施例中光电器件的区别之处仅在于:电子功能层中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.1。
相较于实施例10中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S10.5中电子传输材料溶液的溶质组成替换为“电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO,ZnO:丙三醇的质量比为1:0.1,电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL”。
实施例13
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,相较于实施例10的光电器件,本实施例中光电器件的区别之处仅在于:电子功能层中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.005。
相较于实施例10中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S10.5中电子传输材料溶液的溶质组成替换为“电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO,ZnO:丙三醇的质量比为1:0.005,电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL”。
实施例14
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,相较于实施例10的光电器件,本实施例中光电器件的区别之处仅在于:电子功能层中ZnO:丙三醇的质量比为1:0.5。
相较于实施例10中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S10.5中电子传输材料溶液的溶质组成替换为“电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO,ZnO:丙三醇的质量比为1:0.5,电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL”。
实施例15
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,所述光电器件为倒置型结构的量子点发光二极管,如图4所示,在由下至上的方向上,光电器件1包括依次层叠设置的衬底10、阴极12、电子功能层133、发光层131、空穴功能层132和阳极11,其中,空穴功能层132、发光层131和电子功能层133构成了光电器件1的功能层13,各个层的材料以及厚度与实施例4相同仅膜层顺序不相同。
本实施例中光电器件的制备方法包括如下步骤:
S15.1、提供衬底,将衬底置于真空度不高于3x10-4Pa的蒸镀仓中,通过掩膜板在衬底的一侧侧热蒸镀Ag,获得包括阴极的衬底;
S15.2、提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在阴极远离衬底的一侧喷墨打印电子传输材料溶液以形成湿膜,接着对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层;
S15.3、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在电子传输层远离阴极的一侧喷墨打印浓度为20mg/mL的CdS量子点-正辛烷溶液,然后置于120℃下恒温热处理5min,获得发光层;
S15.4、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离衬底的一侧喷墨打印8mg/mL的TFB-氯苯溶液,然后置于120℃下恒温热处理10min,获得空穴传输层;
S15.5、在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴传输层远离发光层的一侧旋涂PEDOT:PSS水溶液,然后置于150℃下恒温热处理15min,获得空穴注入层;
S15.6、在空穴注入层远离空穴传输层的一侧溅射ITO,获得阳极,然后采用环氧树脂胶和盖玻片封装,获得光电器件。
实施例16
本实施例提供了一种光电器件及其制备方法,本实施例中光电器件的结构组成与实施例15相同。
相较于实施例15中光电器件的制备方法,本实施例中光电器件的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S15.2替换为“提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在阴极远离衬底的一侧喷墨打印电子传输材料溶液,随后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层”,以及将步骤S15.5替换为“在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在空穴传输层远离发光层的一侧旋涂PEDOT:PSS水溶液以形成湿膜,然后对湿膜进行间断式的氢离子束轰击,氢离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,再对湿膜进行间断式的氧离子束轰击,氧离子束的注入能量为5keV,轰击次数为10次,每次轰击的时间为30ms,相邻两次轰击的时间间隔为3s,最后置于150℃下恒温热处理15min,获得空穴注入层”。
对比例1
本对比例提供了一种光电器件及其制备方法,相较于实施例1的光电器件,本对比例中光电器件的区别之处仅在于:电子功能层的材料为ZnO(平均粒径为6nm),省略了丙三醇。
相较于实施例1中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S1.5替换为“在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印浓度为30mg/mL的ZnO-乙醇溶液,然后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层”。
对比例2
本对比例提供了一种光电器件及其制备方法,本对比例中光电器件的结构组成与实施例4相同。
相较于实施例4中光电器件的制备方法,本实施例的制备方法的区别之处仅在于:将步骤S4.5替换为“提供电子传输材料溶液,电子传输材料溶液的溶剂为乙醇,电子传输材料溶液的溶质为丙三醇和ZnO(ZnO:丙三醇的质量比为1:0.03),且电子传输材料溶液中ZnO的浓度为30mg/mL,然后在水氧含量小于0.1ppm的环境下,在发光层远离空穴传输层的一侧喷墨打印电子传输材料溶液,随后置于10-2Mpa的真空环境下静置15min,获得电子传输层”。
实验例
对实施例4至实施例16以及对比例1和对比例2的光电器件封装1h(环境温度为25℃且空气湿度为40%)的性能进行检测,以及对各个光电器件在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h的性能进行检测。采用弗士达FPD光学特性测量设备(包括海洋光学USB2000、LabView控制QE-PRO光谱仪、Keithley 2400、高精度数字源表Keithley 6485、内径为50μm的光纤、器件测试探针与夹具、相关各类连接线与数据卡、效率测试暗盒和数据采集系统等元件搭建的效率测试系统)检测获得各个光电器件的启亮电压、电流、最大亮度(Lmax,cd/m2)、发光光谱等参数,然后计算获得外量子效率、功率效率等关键参数,并采用寿命测试设备测试上述的各个光电器件的使用寿命。
其中,电流效率的测试方法为:设定发光面积为2mm×2mm=4mm2,间断地采集驱动电压为0V至8V范围内发光器件的亮度值,初始采集亮度的电压值为3V,每隔0.2V采集一次,每次采集的亮度值除以对应的电流密度即获得该次采集条件下的发光器件的电流效率,获得最大电流效率(C.Emax,cd/A)。
使用寿命的测试方法为:在恒定电流(2mA)的驱动下,采用128路QLED寿命测试系统对各个光电器件进行电致发光寿命分析,记录各个光电器件由最大亮度衰减至95%所需的时间(T95,h),并通过衰减拟合公式计算获得各个光电器件在1000nit的亮度下亮度由100%衰减至95%所需的时间(T95@1000nit,h)。
实施例4至实施例16以及对比例1和对比例2中光电器件封装1h的性能检测数据详见下表1:
表1实施例4至实施例16以及对比例1和对比例2中光电器件封装1h的性能检测数据一览表
实施例4至实施例16以及对比例1和对比例2中光电器件在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h的性能检测数据详见下表2:
表2实施例4至实施例16以及对比例1和对比例2中光电器件在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h的性能检测数据一览表
由表1和表2的实验数据可知,相较于对比例1和对比例2中光电器件,实施例4至实施例16中光电器件在极端环境下的性能稳定性和综合性能具有显著优势,具体表现为:实施例4至实施例16中光电器件封装1h的综合性能与在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h的综合性能差异较小;对比例1和对比例2中光电器件在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h后,Lmax、T95、T95@1000nit和C.Emax出现显著下降的问题。由此说明:在功能层的形成过程中,通过对功能层进行氧离子束轰击处理和氢离子束轰击处理,能够使功能层获得过量的氢离子和过量的氧离子的饱和处理,从而功能层对水氧敏感度大幅度地下降,有效地改善了高湿度环境对光电器件性能的负面影响;此外,在电子传输层的形成过程中,对电子传输层进行氧离子束轰击处理和氢离子束轰击处理,并且在电子传输层中掺杂适量的丙三醇,能够显著提升光电器件在高湿度环境和高温环境下的性能稳定性。
以实施例12中光电器件为例,相较于封装1h的性能检测数据,在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h,光电器件的Lmax仅下降了1%,且光电器件的T95仅下降了2.5%,且光电器件的T95@1000nit仅下降了4.4%,且光电器件的C.Emax仅下降了1%。对于对比例1中光电器件,相较于封装1h的性能检测数据,在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h,光电器件的Lmax下降了57%,且光电器件的T95下降了93%,且光电器件的T95@1000nit下降了98.4%,且光电器件的C.Emax下降了57.3%。对于对比例2中光电器件,相较于封装1h的性能检测数据,在温度为80℃且湿度为80%的环境下放置1000h,光电器件的Lmax下降了45.9%,且光电器件的T95下降了15.3%,且光电器件的T95@1000nit下降了95%,且光电器件的C.Emax下降了45.9%。
由实施例10至实施例14中光电器件的性能检测数据可知,实施例13和实施例14中光电器件在极端环境下的性能稳定性不如实施例10至实施例12中光电器件,由此说明:在电子传输层中,ZnO:丙三醇的质量比为1:(0.01~0.1),能够兼顾提高电子传输层的性能稳定性和成膜质量,从而能够进一步地升光电器件在极端环境下的性能稳定性。
由实施例4与实施例5以及实施例9与实施例10中光电器件的性能检测数据可知,实施例5中光电器件在极端环境下的性能稳定性较实施例4中光电器件更佳,且实施例10中光电器件在极端环境下的性能稳定性较实施例9中光电器件更佳,由此说明:在功能层的形成过程中,对湿膜进行氢离子束轰击和氧离子束轰击,能够使功能材料分子排列地更加有序,从而进一步地提升光电器件在极端环境下的性能稳定性。
由实施例5、实施例7和实施例8中光电器件的性能检测数据可知,实施例5中光电器件在极端环境下的性能稳定性较实施例7和实施例8中光电器件更佳。此外,由实施例15和实施例16中光电器件的性能检测数据可知,实施例16中光电器件在极端环境下的性能稳定性较实施例15中光电器件更佳,由此说明:无论是正置型结构的光电器件,还是倒置型结构的光电器件,相较于仅对位于光电器件中部的发光层进行氢离子束轰击和氧离子束轰击处理,或者仅对位于底电极与发光层之间的某一功能层进行氢离子束轰击和氧离子束轰击处理,仅对与顶电极相邻的膜层进行氢离子束轰击和氧离子束轰击可更有效地降低光电器件对水氧的敏感性。
由实施例4和实施例9中光电器件的性能检测数据可知,实施例9中光电器件在极端环境下的性能稳定性较实施例4中光电器件更佳,此外,由实施例5、实施例7、实施例8以及实施例10中光电器件的性能检测数据可知,实施例10中光电器件在极端环境下的性能稳定性较由实施例5、实施例7和实施例8更佳,由此可知:在光电器件的制备过程中,对于位于底电极与顶电极之间的每一功能层来说,在每一功能层的形成过程中,均对未固化的功能湿膜或固态功能膜层进行氢离子束轰击和氧离子束轰击处理,能够进一步地提升光电器件在极端环境下的性能稳定性。
以上对本申请实施例所提供的一种薄膜的制备方法、光电器件与电子设备,进行了详细介绍。本文中使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技术方案及其核心思想;本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (15)
1.一种薄膜的制备方法,其特征在于,包括步骤:
提供基板,在所述基板的一侧施加包含薄膜材料的溶液,以形成湿膜;以及
对所述湿膜进行干燥处理以形成固化膜,以用于形成所述薄膜;
其中,在所述薄膜的形成过程中,在第一预设时间段内,对位于所述基板的一侧的所述薄膜材料进行第一离子束轰击,以及在第二预设时间段内,对位于所述基板的一侧的所述薄膜材料进行第二离子束轰击;所述第一离子束轰击和所述第二离子束轰击中的一者为氢离子束轰击,另一者为氧离子束轰击。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一离子束轰击和所述第二离子束轰击是在所述干燥处理以形成固化膜的步骤之后进行。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述第一离子束轰击和所述第二离子束轰击是在所述形成湿膜的步骤之后且在所述干燥处理以形成固化膜的步骤之前进行。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,在所述溶液中,所述包含薄膜材料的溶液的浓度为20mg/mL至50mg/mL;
和/或,所述薄膜的厚度为25nm至50nm;
和/或,所述第一预设时间段为20毫秒至50秒;
和/或,所述第二预设时间段为20毫秒至50秒;
和/或,所述干燥处理的时间为5分钟至60分钟。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述氢离子束轰击为连续式处理,所述氢离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,所述氢离子束轰击的处理时间为20ms至60ms;或者,所述氢离子束轰击为间断式处理,所述氢离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,每次氢离子束轰击时间为20ms至60ms,相邻两次氢离子束轰击时间的间隔为2s至5s,氢离子束轰击的次数为2次至10次;
和/或,所述氧离子束轰击为连续式处理,所述氧离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,所述氧离子束轰击的处理时间为20ms至60ms;或者,所述氧离子束轰击为间断式处理,所述氧离子束轰击的注入能量为1keV至10keV,每次氧离子束轰击时间为20ms至60ms,相邻两次氧离子束轰击的间隔为2s至5s,氧离子束轰击的轰击次数为2次至10次。
6.根据权利要求1至5任一项中所述的制备方法,其特征在于,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击无重叠处理的时间段。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击依照先后顺序分别进行;
或者,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击交替进行。
8.根据权利要求1至5任一项中所述的制备方法,其特征在于,所述氢离子束轰击和所述氧离子束轰击存在至少部分重叠处理的时间段。
9.一种光电器件,其特征在于,包括:
阳极;
阴极,与所述阳极相对设置;以及
功能层,设置于所述阳极与所述阴极之间;
其中,所述功能层中的至少一种膜层采用如权利要求1至8任一项中所述薄膜的制备方法制得。
10.根据权利要求9所述的光电器件,其特征在于,所述光电器件为正置型结构,至少与所述阴极相邻的膜层采用如权利要求1至8任一项中所述的制备方法制得;
或者,所述光电器件为倒置型结构,至少与所述阳极相邻的膜层采用如权利要求1至8任一项中所述的制备方法制得。
11.根据权利要求9或10所述的光电器件,其特征在于,所述功能层包括发光层,所述发光层的材料选自有机发光材料或量子点;
其中,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、TBPe荧光材料、TTPA荧光材料、TBRb荧光材料或DBP荧光材料中的至少一种;
所述量子点选自单一组分量子点、核壳结构量子点、无机钙钛矿量子点或有机-无机杂化钙钛矿量子点的至少一种,所述单一组分量子点的材料、所述核壳结构量子点的核的材料以及所述核壳结构量子点的壳的材料彼此独立地选自II-VI族化合物、III-V族化合物、IV-VI族化合物或I-III-VI族化合物中的至少一种,其中,所述II-VI族化合物选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe或HgZnSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs或InAlPSb中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe或SnPbSTe中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2或AgInS2中的至少一种;
和/或,所述阳极和所述阴极的材料彼此独立地选自金属、碳材料或金属氧化物材料中的至少一种,所述金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca或Mg中的至少一种,所述碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯或碳纤维中的至少一种,所述金属氧化物材料选自氧化铟锡、氟掺杂氧化锡、氧化锡锑、铝掺杂的氧化锌、镓掺杂的氧化锌、铟掺杂的氧化锌或镁掺杂的氧化锌中的至少一种。
12.根据权利要求11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,所述空穴功能层设置于所述阳极与所述发光层之间,所述空穴功能层包括空穴注入层和/或空穴传输层,对于包含所述空穴注入层和所述空穴传输层的所述空穴功能层,所述空穴注入层较所述空穴传输层更靠近所述阳极,所述空穴传输层较所述空穴注入层更靠近所述发光层;
和/或,所述功能层还包括电子功能层,所述电子功能层设置于所述阴极与所述发光层之间,所述电子功能层包括电子注入层和/或电子传输层,对于包含所述电子注入层和所述电子传输层的所述电子功能层,所述电子注入层较所述电子传输层更靠近所述阴极,所述电子传输层较所述电子注入层更靠近所述发光层。
13.根据权利要求12所述的光电器件,其特征在于,所述空穴传输层的材料选自聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、3-己基取代聚噻吩、聚(9-乙烯咔唑)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]、聚(N,N'-二(4-丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺-CO-9,9-二辛基芴)、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-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、掺杂或非掺杂的石墨烯、C60、NiO、MoO3、WO3、V2O5、CrO3、CuO或P型氮化镓中的至少一种;
和/或,所述空穴注入层的材料选自聚(3,4-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、酞菁铜、酞菁氧钛、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]三苯基胺、2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌、2,3,6,7,10,11-六氰基-1,4,5,8,9,12-六氮杂苯并菲、过渡金属氧化物或过渡金属硫系化合物中的至少一种,所述过渡金属氧化物选自NiOx、MoOx、WOx、CrOx或CuOx中的至少一种,所述过渡金属硫系化合物选自MoSx、MoSex、WSx、WSex或CuSx中的至少一种;
和/或,所述电子注入层的材料包括碱金属卤化物、碱金属有机络合物或有机膦化合物中的至少一种,所述有机膦化合物选自有机氧化磷、有机硫代膦化合物或有机硒代膦化合物中的至少一种;
和/或,所述电子传输层的材料包括金属氧化物,所述金属氧化物选自ZnO、TiO2、SnO2、BaO、Ta2O3、Al2O3、ZrO2、TiLiO、ZnGaO、ZnAlO、ZnMgO、ZnSnO、ZnLiO、InSnO、AlZnO、ZnOCl、ZnOF或ZnMgLiO中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的光电器件,其特征在于,所述电子传输层的材料还包括丙三醇,在所述电子传输层中,所述金属氧化物:丙三醇的质量比为1:(0.01~0.1);
和/或,所述金属氧化物的平均粒径为2nm至15nm。
15.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括如权利要求9至14任一项中所述的光电器件。
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