CN118076134A - 一种发光器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
本申请公开了一种发光器件及其制备方法、显示装置。本申请的发光器件,通过在发光层和阴极之间设置包括第一电子传输层和第二电子传输层的电子功能层,其中,靠近发光层一侧设置的第二电子传输层中的第二掺杂元素与第二主体材料的电负性的差值相对较小,减小和抑制电子注入,提高电子和空穴的注入平衡,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件的发光效率和寿命等性能。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,尤其涉及发光器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
目前广泛使用的发光器件为有机发光二极管(OLED)和量子点发光二极管(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,发光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,最终产生可见光。
然而,目前发光器件普遍存在载流子注入不均衡,发光效率与寿命等性能不佳等问题,制约着发光器件在显示技术领域的广泛应用。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种发光器件及其制备方法、显示装置,旨在提高发光器件的发光效率等性能。
本申请实施例是这样实现的,提供一种发光器件,包括:相对设置的阳极和阴极;发光层,设置在所述阳极和所述阴极之间;电子功能层,设置在所述阴极与所述发光层之间;其中,所述电子功能层包括第一电子传输层和第二电子传输层,所述第一电子传输层靠近所述阴极一侧设置,所述第二电子传输层靠近所述发光层一侧设置,所述第一电子传输层的材料包括第一主体材料和第一掺杂元素,所述第二电子传输层的材料包括第二主体材料和第二掺杂元素,其中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值为0.1~0.4。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一电子传输层的材料还包括第一掺杂元素,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值为0.6~0.8;和/或第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比小于等于1:10;和/或所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比为(1~4):20。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第二主体材料的表面连接有第二配体;所述第一配体和所述第二配体包含羟基配体,所述第一配体和所述第二配体中的其中一者包含有机酸配体,以使所述第一主体材料和所述第二主体材料中的一者为极性材料,另一者为两性材料。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述电子功能层还包括第三电子传输层,所述第三电子传输层位于所述第一电子传输层和所述第二电子传输层之间,第三电子传输层由第三主体材料组成,所述第三主体材料与所述第一主体材料相同,或所述第三主体材料与所述第二主体材料相同。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第三电子传输层的厚度为5~90nm。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一主体材料和所述第二主体材料独立选自ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、GaO、Ga2O3、ZrO2、NiO、ZnS、ZnSe、CdS、InP、GaP中的一种或多种;和/或所述第一掺杂元素选自Li、K、Na中的一种或多种;和/或所述第二掺杂元素选自Al和Mg中的一种或多种;和/或所述电子功能层的厚度为10~180nm;和/或所述第一电子传输层的厚度为5~90nm;和/或所述第二电子传输层的厚度为5~90nm。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述发光层的材料选自有机发光材料或量子点中的一种或多种;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;所述量子点选自单一结构量子点、核壳结构量子点及钙钛矿型半导体材料中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V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及HgZnSTe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、SnPbSTe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及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS、CuInSe及AgInS中的至少一种;所述核壳结构的量子点的核选自上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;所述钙钛矿型半导体材料选自掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、或有机-无机杂化钙钛矿型半导体;所述无机钙钛矿型半导体的结构通式为AMX3,其中A为Cs+离子,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;所述有机-无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为BMX3,其中B为有机胺阳离子,选自CH3(CH2)n-2NH3 +或[NH3(CH2)nNH3]2+,其中n≥2,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;和/或所述阴极和所述阳极独立选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Ni、Ir以及Mg中的至少一种;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、ITZO、ICO、AMO、SnO2、In2O3、Cd:ZnO、F:SnO2、In:SnO2、Ga:SnO2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/或所述发光器件还包括空穴功能层,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,当所述空穴功能层包括空穴注入层和空穴传输层两层时,所述空穴注入层靠近所述阳极一侧设置,所述空穴传输层靠近所述发光层一侧设置;其中,所述空穴传输层的材料选自芳基胺、聚苯胺、聚吡咯、聚(对)亚苯基亚乙烯基及其衍生物、4,4’-双(对咔唑基)-1,1’-联苯化合物、N,N,N’,N’-四芳基联苯胺、PEDOT:PSS及其衍生物、聚(N-乙烯基咔唑)及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯及其衍生物、聚(9,9-辛基芴)及其衍生物、聚(螺芴)及其衍生物、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种中的一种或多种;其中,所述芳基胺选自4,4’-二(9-咔唑)联苯、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、聚(N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺)、N,N’-二(4-(N,N’-二苯基-氨基)苯基)-N,N’-二苯基联苯胺、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’,4”-三(N-咔唑基)-三苯胺、4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N’-二苯基-N,N’-双(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4”-二胺、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、Spiro-NPB、Spiro-TPD、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-螺、螺NPB中的一种或多种;所述聚(对)亚苯基亚乙烯基及其衍生物选自聚(亚苯基亚乙烯基)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]和聚[2-甲氧基-5-(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]中的一种或多种;所述空穴注入层的材料选自聚(亚乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐、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、聚(9,9-二辛基-芴-共-N-(4-丁基苯基)-二苯基胺)、多芳基胺、聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺、聚吡咯、N,N,N’,N’-四(4-甲氧基苯基)-联苯胺、4-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯、4,4’,4”-三[苯基(间-甲苯基)氨基]三苯基胺、4,4’,4”-三(N-咔唑基)-三苯基胺(TCTA)、1,1-双[(二-4-甲苯基氨基)苯基环己烷、掺杂有F4-TCNQ的4,4’,4”-三(二苯基氨基)三苯胺、p-掺杂酞菁、F4-TCNQ掺杂的N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4”-二胺、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/或所述电子功能层还包括电子注入层,所述电子注入层靠近所述阴极设置,其中,所述电子注入层的材料包括LiF,LiF/Yb、MgP,MgF2,Al2O3、Ga2O3、ZnO、Cs2CO3、Rb2CO3、RbBr中的一种或多种。
相应的,本申请实施例还提供一种发光器件的制备方法,包括:提供第一电极;形成发光层,所述发光层形成在所述第一电极上;形成第二电极,所述第二电极形成在所述发光层上;所述制备方法还包括:形成电子功能层,所述电子功能层与所述发光层层叠设置于所述第一电极与所述第二电极之间,所述电子功能层包括第一电子传输层和第二电子传输层,所述第二电子传输层靠近所述发光层一侧设置,所述第一电子传输层远离所述发光层一侧设置;其中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值为0.1~0.4。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一电子传输层的材料还包括第一掺杂元素,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值。
所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值为0.6~0.8;和/或所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比为大于0且小于等于1:10;和/或所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比为(1~4):20;和/或所述第一主体材料和所述第二主体材料独立选自ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、GaO、Ga2O3、ZrO2、NiO、ZnS、ZnSe、CdS、InP、GaP中的一种或多种。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述电子功能层形成在所述第二电极与所述发光层之间,所述形成电子功能层包括:提供第一溶液和第二溶液,所述第一溶液中包括第一主体材料和第一溶剂,所述第二溶液中包括第二主体材料、第二掺杂元素和第二溶剂;在所述发光层上设置所述第二溶液,得到所述第二电子传输层;在所述第二电子传输层上设置所述第一溶液,得到所述第一电子传输层。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第二溶剂为极性溶剂,所述第二主体材料的表面连接有第二配体,所述第二配体选自羟基配体;所述第一溶剂为非极性溶剂,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第一配体包括羟基配体和有机酸配体。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一溶剂选自正己烷、正辛烷、正壬烷等其中的一种或多种;和/或所述第二溶剂选自醇类溶剂中的一种或多种;和/或所述第二配体与所述第二主体材料的质量比为1~15%;和/或所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~20%;和/或所述第一配体中,所述羟基配体和所述有机酸配体的质量比为1:(0.1~1)。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述电子功能层形成在所述第一电极与所述发光层之间,所述形成电子功能层包括:提供第一溶液和第二溶液,所述第一溶液中包括所述第一主体材料、所述第一掺杂元素和第一溶剂,所述第二溶液中包括所述第二主体材料、所述第二掺杂元素和第二溶剂;在所述第一电极上设置所述第一溶液,得到所述第一电子传输层;在所述第一电子传输层上设置所述第二溶液,得到所述第二电子传输层。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一溶剂为极性溶剂,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第一配体选自羟基配体;所述第二溶剂为非极性溶剂,所述第二主体材料的表面连接有第二配体,所述第二配体包括羟基配体和有机酸配体。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一溶剂选自醇类溶剂中的一种或多种;和/或所述第二溶剂选自正己烷、正辛烷、正壬烷等其中的一种或多种;和/或所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~15%;和/或所述第二配体与所述第二主体材料的质量比为1~20%;和/或所述第二配体中,所述羟基配体和所述有机酸配体的质量比为1:(0.1~1)。
可选的,在本申请的一些实施例中,所述第一主体材料和所述第二主体材料独立选自ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、GaO、Ga2O3、ZrO2、NiO、ZnS、ZnSe、CdS、InP、GaP中的一种或多种;和/或所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值为0.6~0.8;和/或所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值为0.1~0.4;和/或所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比为0%~10%;和/或所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比为(1~4):20;和/或所述发光层的材料选自有机发光材料或量子点中的一种或多种;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;所述量子点选自单一结构量子点、核壳结构量子点及钙钛矿型半导体材料中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V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及HgZnSTe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、SnPbSTe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及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS、CuInSe及AgInS中的至少一种;所述核壳结构的量子点的核选自上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;所述钙钛矿型半导体材料选自掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、或有机-无机杂化钙钛矿型半导体;所述无机钙钛矿型半导体的结构通式为AMX3,其中A为Cs+离子,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;所述有机-无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为BMX3,其中B为有机胺阳离子,选自CH3(CH2)n-2NH3 +或[NH3(CH2)nNH3]2+,其中n≥2,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;和/或所述第一电极和所述第二电极独立选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Ni、Ir以及Mg中的至少一种;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、ITZO、ICO、AMO、SnO2、In2O3、Cd:ZnO、F:SnO2、In:SnO2、Ga:SnO2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。
相应的,本申请实施例还提供一种显示装置,包括上述的发光器件,16、或者包括由上述的制备方法制备得到的发光器件。
本申请的发光器件,通过在发光层和阴极之间设置包括第一电子传输层和第二电子传输层的电子功能层,其中,靠近所述发光层一侧设置的第二电子传输层中的所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性的差值相对较小,电子注入势垒大,能够减小和抑制电子注入,从而可以调节电子注入,提高电子和空穴的注入平衡,降低了发光层的带电几率,抑制了俄歇复合的发生,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件的发光效率和寿命等性能。
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为本申请提供一种发光器件一实施例的结构示意图;
图2为本申请提供的发光器件的制备方法一实施例的流程示意图;
图3为本申请提供的发光器件的制备方法一具体实施例的流程示意图;
图4为图3中步骤S23一具体实施例的流程示意图;
图5为本申请提供的发光器件的制备方法另一具体实施例的流程示意图;
图6为图5中步骤S32一具体实施例的流程示意图。
附图标记:100-发光器件;10-阳极;20-阴极;30-发光层;40-电子功能层;41-第一电子传输层;42-第二电子传输层;43-第三电子传输层;50-空穴功能层。
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)。
在本申请中,“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。
在本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“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。
在发光器件中,影响其发光效率与寿命等性能的因素有多重,比如载流子注入不平衡,会导致发光层带电,引发俄歇复合,造成器件效率、亮度及工作寿命衰减。具体的,载流子注入不平衡可能是电子注入过剩而空穴注入不足导致,也可能是空穴注入过剩而电子注入不足导致。以QLED器件为例,蓝色量子点自身较深的价带能级造成发光层与空穴传输层之间能级势垒更大,所构筑的QLED器件中空穴注入困难,导致电子过剩,造成电子和空穴的注入不平衡,即载流子注入不平衡。
基于此,本申请提供一种发光器件,参阅图1,图1为本申请提供一种发光器件一实施例的结构示意图,发光器件100包括相对设置的阳极10和阴极20、以及设置在所述阳极10和所述阴极20之间的发光层30,电子功能层40设置在所述阴极20与所述发光层30之间。
其中,所述电子功能层40包括第一电子传输层41和第二电子传输层42,所述第一电子传输层41靠近所述阴极20一侧设置,所述第二电子传输层42靠近所述发光层30一侧设置,所述第一电子传输层41的材料包括第一主体材料,所述第二电子传输层42的材料包括第二主体材料和第二掺杂元素,其中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值为0.1~0.4。
本实施例中,通过在发光层30和阴极20之间设置包括第一电子传输层41和第二电子传输层42的电子功能层40,其中,靠近所述发光层30一侧设置的第二电子传输层42中的所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性的差值的绝对值为0.1~0.4,相对较小,增加了电子功能层40的电子注入势垒,一定程度上减小和抑制电子注入,从而可以调节电子注入,提高电子和空穴的注入平衡,降低了发光层的带电几率,抑制了俄歇复合的发生,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件100的发光效率和寿命等性能。
具体的,所述电负性之差的绝对值较小,使所述第二主体材料中化合物离子性程度越低,带隙宽度越宽,电子注入势垒越大,对电子注入的阻挡性能较大,越不利于电子注入。
在一实施例中,所述第一电子传输层41的材料包括第一主体材料和第一掺杂元素,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值。
本实施例中,通过在发光层30和阴极20之间设置包括第一电子传输层41和第二电子传输层42的电子功能层40,其中,靠近所述阴极20一侧设置的第一电子传输层41中的所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性的差值较大,从而电子注入势垒越小,越有助于电子注入和传输,靠近所述发光层30一侧设置的第二电子传输层42中的所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性的差值相对较小,电子注入势垒大,一定程度上减小和抑制电子注入,从而可以调节电子注入,提高电子和空穴的注入平衡,降低了发光层的带电几率,抑制了俄歇复合的发生,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件100的发光效率和寿命等性能。
在一实施例中,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值为0.6~0.8。所述电负性之差的绝对值较大,所述第一主体材料中化合物离子性程度高,带隙宽度越窄,导致电子注入势垒小,因此对电子注入的阻挡性能较小,有助于电子注入。本实施例中,通过第一掺杂元素以及所述第二掺杂元素,可以调节所述电子功能层40的电子注入,从而调节所述发光器件100的载流子注入平衡,从而提高器件性能。
其中,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比可以大于0小于等于10%,即第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比小于等于1:10,具体可以为0.01%~10%、0.01%~8%、0.1%~8%、0.1%~6%、1%~6%、1%~4%、2%~4%、2%~3%等。所述摩尔比的所述第一掺杂元素的掺杂,可以使所述第一电子传输层41具有一定程度的阻挡电子注入的作用,有利于调节电子和空穴注入的平衡。
在一具体实施例中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比可以为5%~20%,即第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比为(1~4):20,具体可以为5%~18%、10%~18%、10%~15%、12%~15%等。所述摩尔比的所述第二掺杂元素,使所述第二电子传输层42具有较好的电子注入阻挡性能,能够抑制电子注入,调整电子和空穴注入平衡。
在一实施例中,所述第一电子传输层41可以由所述第一主体材料和所述第一掺杂元素组成。在其他实施例中,所述第一电子传输层41中还可以包括其他材料,比如导电材料等。
在一实施例中,所述第二电子传输层42可以由所述第二主体材料和所述第二掺杂元素组成。在其他实施例中,所述第二电子传输层42中还可以包括其他材料,比如导电材料等。
在一实施例中,所述第一主体材料和所述第二主体材料可以选自具有电子传输性能的材料,具体的,可以独立选自氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO2)、二氧化锡(SnO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化钙(GaO)、氧化镓(Ga2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化镍(NiO)、ZnS、ZnSe、CdS、InP、GaP等中的一种或多种。所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差具体为:所述第一掺杂元素的电负性与所述第一主体材料中金属元素的电负性的差值。同理,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差具体为:所述第二掺杂元素的电负性与所述第二主体材料中金属元素的电负性的差值。
在一实施例中,所述第一掺杂元素可以选自于Mg、Ca、Li、Ga、Al、Co、Mn、Zr、W、Ti、Y、K、Na中的一种或多种,所述第二掺杂元素也可以选自于Mg、Ca、Li、Ga、Al、Co、Mn、Zr、W、Ti、Y、K、Na中的一种或多种。
在一实施例中,在所述第一电子传输层41的材料包括所述第一掺杂元素时,所述电子功能层40还可以包括第三电子传输层43,所述第三电子传输层43位于所述第一电子传输层41和所述第二电子传输层42之间,第三电子传输层43的材料为第三主体材料,所述第三主体材料与所述第一主体材料相同,或所述第三主体材料与所述第二主体材料相同。具体的,所述第三电子传输层43可以由所述第三主体材料组成。在本实施例中,通过形成包括三层叠层设置的电子功能层40,可以实现对过量电子的阻挡,提高所述发光器件100的载流子注入平衡。
在一实施例中,所述第一主体材料和所述第二主体材料可以相同。在所述第一电子传输层41和所述第二电子传输层42中包含的主体的材料相同时,可以通过掺杂元素以及分别的厚度来调控电子的传输和注入,实现对过量电子的阻挡。
在一具体实施例中,所述第一主体材料可以选自氧化锌(ZnO),所述第二主体材料也可以选自氧化锌。氧化锌与发光层的材料能级结构匹配,有利于电子的传输和注入。
进一步的,在一具体实施例中,所述第一掺杂元素为元素M1,所述第二掺杂元素为元素M2,则电负性满足:∣xM1-xZn∣=0.6~0.8,∣xM2-xZn∣=0.1~0.4。
具体的,所述第一掺杂元素可以选自Li、K、Na等中的一种或多种。所述第二掺杂元素可以选自Al和Mg等其中一种或多种。具体的,Zn的电负性的值为1.65,Na的电负性的值为0.93,K的电负性的值为0.82,Li的电负性的值为1.0,Mg的电负性的值为1.31,Al的电负性的值为1.61。
本实施例中,掺杂元素的电负性的值越大,与元素Zn的电负性值差越小,化合物离子性程度越低,带隙宽度越宽,电子注入势垒越大,越不利于电子注入。反之,掺杂元素的电负性的值越小,与元素Zn的电负性差值越大,化合物离子性程度越高,即:共用电子对偏移向电负性较强的原子而使键带有极性,带隙宽度越窄,从而电子注入势垒越小,越有助于电子注入。
本实施例中,所述第一电子传输层41和所述第二电子传输层42的主体材料为ZnO,通过掺杂元素的电负性不同,实现对发光器件100中电子注入和传输的调节,提高电子和空穴的注入平衡,降低了发光层的带电几率,抑制了俄歇复合的发生,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件100的发光效率和寿命等性能。
在一实施例中,所述电子功能层40的厚度为10~180nm,具体的,可以为10~150nm、50~150nm、50~120nm、80~120nm、80~100nm等。所述厚度的所述电子功能层40能够使所述发光器件100具有较好的电子注入和传输性能,且能够调节电子注入水平,提高载流子注入平衡。
在一具体实施例中,所述第一电子传输层41的厚度可以为5~90nm,具体可以为10~90nm、10~80nm、20~80nm、20~70nm、30~70nm、30~60nm、40~60nm、40~50nm等。所述第二电子传输层42的厚度可以为5~90nm,具体可以为10~90nm、10~80nm、20~80nm、20~70nm、30~70nm、30~60nm、40~60nm、40~50nm等。所述第一电子传输层41的厚度以及所述第二电子传输层42的厚度可以进行调整,以实现电子注入水平的调节。具体的,可以通过相应增加所述第二电子传输层42的厚度,从而减小电子的注入。
在一实施例中,所述电子功能层40还包括所所述第三电子传输层43时,所述第三电子传输层43的厚度可以为5~90nm,具体可以为10~90nm、10~80nm、20~80nm、20~70nm、30~70nm、30~60nm、40~60nm、40~50nm等。本实施例中,可以对所述电子功能层40中各层的厚度进行调节,以实现电子注入水平的调节。
在一实施例中,所述第一主体材料和所述第二主体材料中的一者为极性材料,能够溶解在极性溶剂中,而另一者为两性材料,能够溶解在极性溶剂中,也可以溶解在非极性溶剂中。
本实施例中,通过所述第一主体材料和所述第二主体材料的溶解性的不同,在使用所述第一主体材料和所述第二主体材料形成层叠的所述第一电子传输层41和所述第二电子传输层42时,避免所述第一电子传输层41和所述第二电子传输层42中制备后一层的膜层时,对先制备的膜层进行溶解,破坏在先制备的膜层的结构,提高叠层设置的所述第一电子传输层41和所述第二电子传输层42的成膜质量,降低了发光器件100发生漏流的可能性。
进一步的,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第二主体材料的表面连接有第二配体。通过所述第一配体和所述第二配体,使所述第一主体材料和所述第二主体材料具有不同的溶解性,从而提高成膜质量。
在所述第一主体材料为两性材料时,所述第一配体包括羟基配体和有机酸配体,所述羟基配体和所述有机酸配体使所述第一主体材料为具有水溶性和油溶性,为两性材料,可以溶解在极性溶剂中,又可以溶解在非极性溶剂中。可以理解的,通过溶液法制备所述第一电子传输层41时,对应的所述第一电子传输层41的材料的溶剂可以选自正己烷、正辛烷、正壬烷等其中的一种或多种溶剂。
在一实施例中,所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~20%,具体可以为1~18%、2~18%、2~15%、5~15%、5~8%等。所述羟基配体和所述有机酸配体的质量比为1:(0.1~1),具体可以为1:(0.3~1)、1:(0.3~0.8)、1:(0.5~0.8)等。
具体的,所述有机酸配体选自链长为4~20的羧酸,具体的,碳链长度可以为8~20、8~19、10~19、10~18、12~18、12~16等。在本实施例中,所述链长的所述有机酸配体连接在所述第一主体材料的表面,电子的隧穿势垒大,可以起到降低电子注入速率的目的。
其中,所述有机酸配体可以包括一个或多个羧基,所述有机酸配体可以包括饱和链烃,也可以包括不饱和链烃。
在一具体实施例中,所述有机酸配体可以表示为R1-COOH,R1为碳链长度为12~18的饱和烃基或不饱和烃基。
在一具体实施例中,所述有机酸配体可以选自十二烷基酸、十四烷基酸、十六烷基酸、十八烷基酸、油酸等其中至少一种。
在所述第一主体材料为极性材料时,所述第一配体可以选自羟基配体。具体的,所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~15%,具体可以为1~13%、2~13%、2~10%、3~10%、3~8%、5~8%等。可以理解的,通过溶液法制备所述第一电子传输层41时,对应的所述第一电子传输层41的材料的溶剂可以选自乙醇、丁醇等其中的一种或多种极性溶剂。
相应的,所述第二主体材料为两性材料,所述第二配体包括羟基配体和有机酸配体。所述羟基配体和所述有机酸配体可以参考前文中所述第一配体中对应的相关描述,此处不进行赘述。
相应的,所述第二主体材料为极性材料,所述第二配体包括羟基配体。所述羟基配体可以参考前文中所述第一配体中对应的相关描述,此处不进行赘述。
在一实施例中,所述发光层30的材料选自有机发光材料或量子点中的一种或多种。
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。
所述量子点可以选自单一结构量子点、核壳结构量子点及钙钛矿型半导体材料中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V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及HgZnSTe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、SnPbSTe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及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS、CuInSe及AgInS中的至少一种;所述核壳结构的量子点的核选自上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;
所述钙钛矿型半导体材料选自掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、或有机-无机杂化钙钛矿型半导体;所述无机钙钛矿型半导体的结构通式为AMX3,其中A为Cs+离子,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;所述有机-无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为BMX3,其中B为有机胺阳离子,选自CH3(CH2)n-2NH3 +或[NH3(CH2)nNH3]2+,其中n≥2,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种。当n=2时,无机金属卤化物八面体MX6 4-通过共顶的方式连接,金属阳离子M位于卤素八面体的体心,有机胺阳离子B填充在八面体间的空隙内,形成无限延伸的三维结构;当n>2时,以共顶的方式连接的无机金属卤化物八面体MX6 4-在二维方向延伸形成层状结构,层间插入有机胺阳离子双分子层(质子化单胺)或有机胺阳离子单分子层(质子化双胺),有机层与无机层相互交叠形成稳定的二维层状结构。
所述发光层30的厚度可以为15~40nm,具体可以为15~35nm、25~35nm、25~30nm等。
在一实施例中,所述发光器件100还可以包括空穴功能层50,所述空穴功能层50设置于所述阳极10与所述发光层30之间。所述空穴功能层50可以包括空穴注入层和/或空穴传输层。当所述空穴功能层50包括空穴注入层和空穴传输层两层时,所述空穴注入层靠近所述阳极10一侧设置,所述空穴传输层靠近所述发光层30一侧设置。
在一实施例中,所述空穴注入层的厚度可以为20~200nm,具体可以为20~150nm、80~150nm、80~120nm等。所述空穴传输层的厚度可以为30~180nm,具体可以为30~150nm、50~150nm、50~120nm、80~120nm、80~100nm等。
所述空穴传输层的材料选自芳基胺、聚苯胺、聚吡咯、聚(对)亚苯基亚乙烯基及其衍生物、4,4’-双(对咔唑基)-1,1’-联苯化合物、N,N,N’,N’-四芳基联苯胺、PEDOT:PSS及其衍生物、聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯及其衍生物、聚(9,9-辛基芴)及其衍生物、聚(螺芴)及其衍生物、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种中的一种或多种;其中,所述芳基胺选自4,4’-二(9-咔唑)联苯(CBP)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚(N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺)(poly-TPD)、N,N’-二(4-(N,N’-二苯基-氨基)苯基)-N,N’-二苯基联苯胺(DNTPD)、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’,4”-三(N-咔唑基)-三苯胺(TCTA)、4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)、N,N’-二苯基-N,N’-双(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4”-二胺(α-NPD)、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)、Spiro-NPB、Spiro-TPD、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-螺(螺-TPD)、螺NPB中的一种或多种;所述聚(对)亚苯基亚乙烯基及其衍生物选自聚(亚苯基亚乙烯基)(PPV)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MEH-PPV)和聚[2-甲氧基-5-(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基](MOMO-PPV)中的一种或多种。
所述空穴注入层的材料为具有空穴注入能力的材料,选自聚(亚乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐(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)、聚(9,9-二辛基-芴-共-N-(4-丁基苯基)-二苯基胺)(TFB)、多芳基胺、聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺、聚吡咯、N,N,N’,N’-四(4-甲氧基苯基)-联苯胺(TPD)、4-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯(α-NPD)、4,4’,4”-三[苯基(间-甲苯基)氨基]三苯基胺(m-MTDATA)、4,4’,4”-三(N-咔唑基)-三苯基胺(TCTA)、1,1-双[(二-4-甲苯基氨基)苯基环己烷(TAPC)、掺杂有F4-TCNQ的4,4’,4”-三(二苯基氨基)三苯胺(TDATA)、p-掺杂酞菁(例如,F4-TCNQ-掺杂的锌酞菁(ZnPc))、F4-TCNQ掺杂的N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4”-二胺(α-NPD)、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。
在一实施例中,所述阳极10和所述阴极20独立选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Ni、Ir以及Mg中的至少一种;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、ITZO、ICO、AMO、SnO2、In2O3、Cd:ZnO、F:SnO2、In:SnO2、Ga:SnO2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,所述阳极10由具有相对高功函数的导电材料组成,可以由掺杂或未掺杂的金属氧化物组成,如ITO、IZO、ITZO、ICO、SnO2、In2O3、Cd:ZnO、F:SnO2、In:SnO2、Ga:SnO2或AZO等;或者除上述金属氧化物以外,其可由包括镍(Ni)、铂(Pt)、金(Au)、银(Ag)、铱(Ir)或CNT的金属材料组成。
在一实施例中,所述阴极20由具有相对低功函数的导电材料组成,可以为Ca、Ba、Ca/Al、LiF/Ca、LiF/Al、BaF2/Al、CsF/Al、CaCO3/Al、BaF2/Ca/Al、Al、Mg、Au:Mg或Ag:Mg中的一种或多种。
可以理解,所述发光器件100除上述各功能层外,还可以增设一些常规用于发光器件的有助于提升发光器件性能的功能层,例如电子阻挡层、电子注入层、空穴阻挡层和/或界面修饰层等。
可以理解,所述发光器件100的各层的材料以及厚度可以依据发光器件100的发光需求进行相应的设置和调整。
所述发光器件100还包括基板(图未示),所述基板也可以称为衬底。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。在一实施例中,所述基板的材料包括玻璃、硅晶片、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚醚砜、或其组合。
可以理解的,所述阳极10或所述阴极20与所述基板连接时,可以称为底电极,而远离所述基板的一者则为顶电极,其中,所述底电极的厚度可以为20~200nm,所述顶电极的厚度可以为40~190nm。
可以理解,所述发光器件100可以为正置发光器件或倒置发光器件。当所述发光器件100为正置发光器件时,所述基板结合于所述阳极10的远离所述发光层30的一侧。当所述发光器件100为倒置发光器件时,所述基板结合于所述阴极20的远离所述发光层30的一侧。
可以理解,所述发光器件100除上述各功能层外,还可以增设一些常规用于发光器件的有助于提升发光器件性能的功能层,例如电子阻挡层、电子注入层、空穴阻挡层和/或界面修饰层等。
可以理解,所述发光器件100的各层的材料以及厚度可以依据发光器件100的发光需求进行相应的设置和调整。
本申请提供的所述发光器件中,所述阳极10、阴极20、发光层30、空穴功能层50、电子功能层40以及其他膜层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。
本申请还提供一种发光器件的制备方法,参阅图2,图2为本申请提供的发光器件的制备方法一实施例的流程示意图,具体包括如下步骤:
步骤S11:提供第一电极;
步骤S12:形成发光层,所述发光层形成在所述第一电极上;
步骤S13:形成第二电极,所述第二电极形成在所述发光层上;
所述制备方法还包括:形成电子功能层,所述电子功能层与所述发光层层叠设置于所述第一电极与所述第二电极之间,所述电子功能层包括第一电子传输层和第二电子传输层,所述第二电子传输层靠近所述发光层一侧设置,所述第一电子传输层远离所述发光层一侧设置;
其中,所述第一电子传输层的材料包括第一主体材料,所述第二电子传输层的材料包括第二主体材料和第二掺杂元素,其中,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值。
可以理解的,本实施例中,所述第一电极与所述第二电极为一对电极,当所述第一电极为阳极,则所述第二电极为阴极;当所述第一电极为阴极,则所述第二电极为阳极,所述电子功能层则形成于所述发光层和所述阴极之间。
本实施例中,通过在发光层和阴极之间设置包括第一电子传输层和第二电子传输层的电子功能层,其中,靠近所述发光层一侧设置的第二电子传输层中的所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性的差值相对较小,电子注入势垒大,一定程度上减小和抑制电子注入,从而可以调节电子注入,提高电子和空穴的注入平衡,降低了发光层的带电几率,抑制了俄歇复合的发生,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件的发光效率和寿命等性能。
在一实施例中,所述第一电子传输层的材料包括第一主体材料和第一掺杂元素,所述第二电子传输层的材料包括第二主体材料和第二掺杂元素,其中,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值。
本实施例中,通过在发光层和阴极之间设置包括第一电子传输层和第二电子传输层的电子功能层,其中,靠近所述阴极一侧设置的第一电子传输层中的所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性的差值较大,从而电子注入势垒越小,越有助于电子注入和传输,靠近所述发光层一侧设置的第二电子传输层中的所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性的差值相对较小,电子注入势垒大,一定程度上减小和抑制电子注入,从而可以调节电子注入,提高电子和空穴的注入平衡,降低了发光层的带电几率,抑制了俄歇复合的发生,提高了载流子的复合效率,提升了发光器件的发光效率和寿命等性能。
具体的,所述第一主体材料、第一掺杂元素、第二主体材料、第二掺杂元素可以参考前文中所述发光器件100中的相关描述,此处不进行赘述。
在一具体实施例中,所述第一电极为阳极,所述第二电极为阴极,制备得到的发光器件为正置器件。参阅图3,图3为本申请提供的发光器件的制备方法一具体实施例的流程示意图,具体包括如下步骤:
步骤S21:提供第一电极;
步骤S22:在所述第一电极上形成发光层;
步骤S23:在所述发光层上形成电子功能层;
步骤S24:在所述电子功能层上形成第二电极。
所述步骤S23中:
参阅图4,图4为图3中步骤S23一具体实施例的流程示意图,所述发光层上形成电子功能层具体包括:
步骤S231:提供第一溶液和第二溶液,所述第一溶液中包括所述第一主体材料和第一溶剂,所述第二溶液中包括所述第二主体材料、所述第二掺杂元素和第二溶剂;
步骤S232:在发光层上设置所述第二溶液,得到所述第二电子传输层;
步骤S233:在所述第二电子传输层上设置所述第一溶液,得到所述第一电子传输层。
本具体实施例制备得到的所述电子功能层,其中的所述第二电子传输层靠近所述发光层一侧设置,所述第一电子传输层靠近所述第二电极设置。
在一实施例中,所述第二主体材料为极性材料,能够溶解在极性溶剂中,所述第一主体材料为两性材料,能够溶解在极性溶剂中,也可以溶解在非极性溶剂中。相应的,所述第二溶剂为极性溶剂,所述第一溶剂为非极性溶剂。本实施例中,步骤S233中,在已经形成的所述第二电子传输层上设置包含所述第一溶剂的所述第一溶液时,所述第一溶液为非极性溶剂,不会溶解所述第二电子传输层中的所述第二主体材料,减小所述第一溶液对所述第二电子传输层的损伤,提高所述电子功能层的成膜质量,降低了发光器件发生漏流的可能性。
具体的,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第一配体包括羟基配体和有机酸配体,所述羟基配体和所述有机酸配体使所述第一主体材料为具有水溶性和油溶性,为两性材料,可以溶解在极性溶剂中,又可以溶解在非极性溶剂中。所述羟基配体和所述有机酸配体可以参考发光器件100中的相关描述,此处不进行赘述。
所述第一溶剂可以选自正己烷、正辛烷、正壬烷等其中的一种或多种非极性溶剂。可以理解的,所述第一溶剂可以为单一溶剂或混合溶剂。
所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~20%,具体可以为1~18%、2~18%、2~15%、5~15%、5~8%等。
所述第二主体材料的表面连接有第二配体,所述第二配体选自羟基配体,从而使所述第二主体材料为极性材料。
进一步的,所述第二配体与所述第二主体材料的质量比可以为1~15%,具体可以为1~13%、2~13%、2~10%、3~10%、3~8%、5~8%等。
所述第二溶剂可以选自乙醇、丁醇等醇类溶剂中的一种或多种。可以理解的,所述第二溶剂也可以为单一溶剂或混合溶剂。
所述步骤S232中:在发光层上设置所述第二溶液之后,还包括干燥,以形成所述第二电子传输层。所述干燥可以为加热干燥,所述加热干燥的温度为60~150℃,时间为1min~30min。所述干燥可以为真空干燥,所述真空干燥的压力为10-1~10-2Pa,温度为室温约25℃。
所述步骤S233中,在所述第二电子传输层上设置所述第一溶液之后,还包括干燥,以得到所述第一电子传输层。所述干燥可以为加热干燥,所述加热干燥的温度为60~150℃,时间为1min~30min。所述干燥可以为真空干燥,所述真空干燥的压力为10-1~10-2Pa,温度为室温约25℃。
在一具体实施例中,所述第一电极为阴极,所述第二电极为阳极,制备得到的发光器件为倒置器件。参阅图5,图5为本申请提供的发光器件的制备方法另一具体实施例的流程示意图,具体包括如下步骤:
步骤S31:提供第一电极;
步骤S32:在所述第一电极上形成电子功能层;
步骤S33:在所述电子功能层上形成发光层;
步骤S34:在所述发光层上形成第二电极。
所述步骤S32中:
参阅图6,图6为图5中步骤S32一具体实施例的流程示意图,所述在所述第一电极上电子功能层,具体包括:
步骤S321:提供第一溶液和第二溶液,所述第一溶液中包括所述第一主体材料和第一溶剂,所述第二溶液中包括所述第二主体材料、所述第二掺杂元素和第二溶剂;
步骤S322:在所述第一电极上设置所述第一溶液,得到所述第一电子传输层;
步骤S323:在所述第一电子传输层上设置所述第二溶液,得到所述第二电子传输层。
本具体实施例制备得到的所述电子功能层,其中的所述第一电子传输层靠近所述第一电极设置,所述第二电子传输层靠近所述发光层一侧设置。
在一实施例中,所述第一主体材料为极性材料,能够溶解在极性溶剂中,所述第二主体材料为两性材料,能够溶解在极性溶剂中,也可以溶解在非极性溶剂中。相应的,所述第一溶剂为极性溶剂,所述第二溶剂为非极性溶剂。本实施例中,步骤S333中,在已经形成的所述第一电子传输层上设置包含所述第二溶剂的所述第二溶液时,所述第二溶液为非极性溶剂,不会溶解所述第一电子传输层中的所述第一主体材料,减小所述第二溶液对所述第一电子传输层的损伤,提高所述电子功能层的成膜质量,降低了发光器件发生漏流的可能性。
具体的,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第一配体选自羟基配体,从而使所述第一主体材料为极性材料。
进一步的,所述第一配体与所述第一主体材料的质量比可以为1~15%,具体可以为1~13%、2~13%、2~10%、3~10%、3~8%、5~8%等。
所述第一溶剂可以选自乙醇、丁醇等其中的一种或多种极性溶剂。可以理解的,所述第一溶剂也可以为单一溶剂或混合溶剂。
所述第二主体材料的表面连接有第二配体,所述第二配体包括羟基配体和有机酸配体,所述羟基配体和所述有机酸配体使所述第二主体材料为具有水溶性和油溶性,为两性材料,可以溶解在极性溶剂中,又可以溶解在非极性溶剂中。所述羟基配体和所述有机酸配体可以参考发光器件100中的相关描述,此处不进行赘述。
进一步的,所述第二配体与所述第二主体材料的质量比为1~20%,具体可以为1~18%、2~18%、2~15%、5~15%、5~8%等。
所述第二溶剂可以选自正己烷、正辛烷、正壬烷等其中的一种或多种非极性溶剂。可以理解的,所述第二溶剂可以为单一溶剂或混合溶剂。
所述步骤S332中:在所述第一电极上设置所述第一溶液之后,还包括干燥,以得到所述第一电子传输层。所述干燥可以为加热干燥,所述加热干燥的温度为60~150℃,时间为1min~30min。所述干燥可以为真空干燥,所述真空干燥的压力为10-1~10-2Pa,温度为室温约25℃。
所述步骤S333中,在所述第一电子传输层上设置所述第二溶液之后,还包括干燥,以得到所述第二电子传输层。所述干燥的温度为所述干燥可以为加热干燥,所述加热干燥的温度为60~150℃,时间为1min~30min。所述干燥可以为真空干燥,所述真空干燥的压力为10-1~10-2Pa,温度为室温约25℃。
在图3和图5中对应的两个具体实施例中:
所述第一溶液中除了包括所述第一主体材料和第一溶剂之外,还可以包括第一掺杂元素。所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比可以为大于0小于10%,具体可以为0.01%~10%、0.01%~8%、0.1%~8%、0.1%~6%、1%~6%、1%~4%、2%~4%、2%~3%等。
所述第一主体材料的浓度可以为10~30mg/ml,具体可以为10~25mg/ml、15~25mg/ml、15~20mg/ml等。所述浓度可以使所述第一溶液中各个材料具有较好的分散性。
所述第二溶液中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比可以为5%~20%,具体可以为5%~18%、10%~18%、10%~15%、12%~15%等。所述摩尔比的所述第二掺杂元素,能够对实现所述电子功能层对电子的阻碍
所述第二主体材料的浓度可以为10~30mg/ml,具体可以为10~25mg/ml、15~25mg/ml、15~20mg/ml等。所述浓度可以使所述第一溶液中各个材料具有较好的分散性。
上述制备方法的各个实施例中,所述第一电子传输层、第一主体材料、第一掺杂元素、所述第二电子传输层、第二主体材料以及第二掺杂元素、发光层、阳极、阳极等均可以参考前文中发光器件100中的相应描述,此处不进行赘述。
可以理解的是,发光器件的制备方法还可以包括封装步骤,封装使用的封装材料可以选自UV胶、金属薄膜和玻璃胶等中的至少一种。在一具体实施例中,所述封装材料可以为丙烯酸树脂或环氧树脂。封装可以是机器封装或手动封装,可以采用紫外固化胶封,进行封装步骤的环境中氧气和水的浓度低于0.1ppm,以保证发光器件的稳定性。
在一实施例中,为了加速发光器件的正向老化,可以对制备得到的发光器件进行热处理(bake),具体的,所述热处理的条件为:大气压下,温度60~150℃,时间为1min~48h。通过加速正老化,可以提高所述发光器件的发光性能以及稳定性。
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发光器件。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。
器件实施例1
本器件实施例提供一种量子点发光二极管及其制备方法,具体包括如下步骤。
步骤1:用丙酮和乙醇对镀有ITO(ITO层的厚度为120nm)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(UV)照射20min,以增加ITO功函数。
步骤2:旋涂PEDOT:PSS,转速4000rpm,旋涂30s,随后在150℃加热板上加热20min,得到厚度为90nm的空穴注入层。
步骤3: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80nm的空穴传输层。
步骤4:将量子点CdZnSe/ZnSe/CdZnS/ZnS(发光峰为540nm,半峰宽为22nm)设置在空穴传输层上,得到厚度为15nm的发光层。
步骤5:提供第一溶液和第二溶液,其中,第一溶液中包括ZnO和正辛烷,ZnO表面连接的配体为羟基和油酸,两者的质量比为1:0.2,两者与ZnO的质量比为10%;第二溶液中包括ZnM2O和乙醇,ZnM2O中金属M2与元素Zn的电负性满足的关系式为∣xM2-xZn∣=0.4,M2选自Mg,元素M2与元素Zn的摩尔百分比为20%,ZnM2O的表面连接的配体为羟基配体,羟基配体与ZnO的质量比为5%。第一溶液和第二溶液中,ZnO的浓度为20mg/ml。
将第二溶液涂覆在发光层上,干燥得到厚度为70nm的第二电子传输层;然后将第一溶液涂覆到第二电子传输层上,干燥得到厚度为30nm第一电子传输层,第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为100nm。
步骤6:通过热蒸发,真空度不高于3×10-4Pa,在电子传输层上蒸镀Ag,得到厚度为60nm的阴极。
步骤7:待器件制备完成后,将器件置于120℃下热处理15min。然后在对完成热处理后的器件进行后续性能表征。
器件实施例2
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,M2选自Al而非Mg。
器件实施例3
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,元素M2与元素Zn的摩尔百分比为5%。
器件实施例4
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,元素M2与元素Zn的摩尔百分比为10%。
器件实施例5
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,第一溶液中包括ZnO的表面连接的配体为羟基和十四烷酸,即使用十四烷酸替代实施例1中的油酸。
器件实施例6
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,第一溶液中包括ZnM1O而不是ZnO,其中,M1选自Li,元素M1与元素Zn的摩尔百分比为5%。
器件实施例7
本器件实施例与器件实施例6基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,M1选自K而非Li。
器件实施例8
本器件实施例与器件实施例6基本相同,区别之处仅在于:元素M1与元素Zn的摩尔百分比为10%。
器件实施例9
本器件实施例与器件实施例6基本相同,区别之处仅在于:元素M1与元素Zn的摩尔百分比为20%。
器件实施例10
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:第一溶液中包括ZnO的表面连接的配体为羟基和十二烷酸,即使用十二烷酸替代实施例1中的油酸;形成的第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为130nm,第一电子传输层厚度为50nm,第二电子传输材料厚度为80nm。
器件实施例11
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,第一溶液中包括ZnO的表面连接的配体为羟基和十四烷酸,即使用十四烷酸替代实施例1中的油酸,形成的第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为130nm,第一电子传输层厚度为50nm,第二电子传输材料厚度为80nm。
器件实施例12
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:ITO的厚度为110nm,空穴注入层的厚度为80nm,制备发光层中使用的量子点CdZnSe/ZnSe/CdZnS/ZnS(发光峰为625nm、半峰宽为22nm),发光层的厚度为20nm,形成的第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为90nm,第一电子传输层的厚度为50nm,第二电子传输层的厚度为40nm,阴极的厚度为70nm。
器件实施例13
本器件实施例与器件实施例12基本相同,区别之处仅在于:M2选自Al而非Mg。
器件实施例14
本器件实施例与器件实施例12基本相同,区别之处仅在于:第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为120nm,第一电子传输层的厚度为50nm,第二电子传输层的厚度为70nm。
器件对比例1
本器件实施例与器件实施例1基本相同,区别之处仅在于:步骤5中直接使用的ZnO-乙醇溶液,形成电子传输层。
器件对比例2
本器件实施例与器件实施例6基本相同,区别之处仅在于:步骤5中,先将第一溶液涂覆在发光层上,干燥得到第一电子传输层;然后将第二溶液涂覆到第一电子传输层上。
器件对比例3
本器件实施例与器件实施例10基本相同,区别之处仅在于:步骤5中直接使用的ZnO-乙醇溶液,形成电子传输层。
器件对比例4
本器件实施例与器件实施例12基本相同,区别之处仅在于:步骤5中直接使用的ZnO-乙醇溶液,形成电子传输层。
器件对比例5
本器件实施例与器件实施例14基本相同,区别之处仅在于:步骤5中直接使用的ZnO-乙醇溶液,形成电子传输层。
实验例
对器件实施例1-14及器件对比例1-7的量子点发光二极管进行测试,具体包括外量子点效率EQEmax和寿命T95-1000nit,检测数据见表1。
其中,外量子点效率EQE为注入到量子点中的电子-空穴对数转化为出射的光子数的比值,单位是%,是衡量电致发光器件优劣的一个重要参数,采用EQE光学测试仪器测定即可得到。具体计算公式如下:
式中ηe为光输出耦合效率,ηr为复合的载流子数与注入载流子数的比值,χ为产生光子的激子数与总激子数的比值,KR为辐射过程速率,KNR为非辐射过程速率。
测试条件:在室温下进行,空气湿度为30~60%。
QLED器件寿命:器件在恒定电流或电压驱动下,亮度减少至最高亮度的一定比例时所需的时间,亮度下降至最高亮度的95%的时间定义为T95,该寿命为实测寿命。为缩短测试周期,器件寿命测试通常是参考OLED器件测试在高亮度下通过加速器件老化进行,并通过延伸型指数衰减亮度衰减拟合公式拟合得到高亮度下的寿命,比如:1000nit下的寿命计为T95-1000nit。具体计算公式如下:
式中T95L为低亮度下的寿命,T95H为高亮度下的实测寿命,LH为器件加速至最高亮度,LL为1000nit,A为加速因子,对OLED而言,该取值通常为1.6~2,本实验通过测得若干组QLED器件在额定亮度下的寿命得出A值为1.7。
采用寿命测试系统对相应器件进行寿命测试,测试条件:在室温下进行,空气湿度为30~60%。
表1
由表1可知,相较于对比例1,实施例1-11的量子点发光二极管具有更好的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的提升,相较于对比例3,实施例10的量子点发光二极管具有更好的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的提升,以及,相较于对比例4,实施例12的量子点发光二极管具有更好的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的提升,相较于对比例5,实施例14的量子点发光二极管具有更好的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的提升,均说明本申请中通过两层电子传输层的设置,可以提高量子点发光二极管的发光效率以及寿命,可能是因为通过两层电子传输层的设置,靠近发光层一侧的第二电子传输层中掺杂有第二掺杂元素,且第二掺杂元素与ZnO的电负性之差的绝对值为0.1~0.4,使靠近发光层一侧的第二电子传输层具有较高的电子注入势垒,一定程度上降低电子注入,从而在此量子点发光二极管中,提高了电子和空穴的注入平衡,提高了载流子平衡,从而提高了载流子的复合效率,避免了发光层带电,提升了量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit。
相较于实施例1,实施例2的量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的减小,可能是由于实施例2中靠近发光层一侧的第二电子传输层掺杂的Al而不是Mg,Al与Zn的电负性的差值的绝对值小于Mg与Zn的电负性的差值的绝对值,从而导致电子功能层中电子注入势垒相对减小,从而对电子注入的阻挡作用减小,相较于实施例1而言,实施例2中的电子-空穴的注入更不平衡,从而导致量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit呈现一定程度的减小。
相较于实施例1,实施例2-3实施例6-9的量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的减小,可能是由于在靠近阴极的第一电子传输层中Mg的掺杂量减小,一定程度上减小了电子阻挡作用,从而对空穴和电子的注入平衡的促进作用减小,从而导致量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的减小。
相较于实施例1,实施例6-9的量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的减小,可能是由于在靠近阴极的第一电子传输层中,掺杂了第一掺杂元素,而第一掺杂元素与ZnO的电负性之差的绝对值为0.6~0.8,从而降低了电子注入势垒。相较于实施例1而言,实施例6-9中包含第一电子传输层和第二电子传输层的电子功能层的电子的阻挡性能减弱,电子注入和传输性能增大,而基于各个实施例中空穴一侧的空穴注入和传输性能,可能实施例1中的电子功能层中较大的电子阻挡作用,能够使空穴和电子的注入更趋近平衡,而实施例实施例6-9中的电子功能层中相对较小的电子阻挡作用,对空穴和电子的注入平衡的贡献相对较小,因此,实施例6-9的量子点发光二极管的外量子效率EQEmax和寿命T95-1000nit均呈现一定程度的减小。但在其他量子点发光二极管中,若空穴注入和传输性能相对增大时,可能实施例6-9中的电子功能层能够更有利于空穴和电子的注入平衡,而实施例1中的电子功能层可能对电子注入的阻挡和抑制作用过大,反而不利于空穴和电子的注入平衡。
以上对本申请实施例所提供的发光器件及其制备方法、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 (18)
1.一种发光器件,其特征在于,包括:
相对设置的阳极和阴极;
发光层,设置在所述阳极和所述阴极之间;
电子功能层,设置在所述阴极与所述发光层之间;
其中,所述电子功能层包括第一电子传输层和第二电子传输层,所述第一电子传输层靠近所述阴极设置,所述第二电子传输层靠近所述发光层设置,所述第一电子传输层包括第一主体材料,所述第二电子传输层包括第二主体材料和第二掺杂元素,其中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值为0.1~0.4。
2.如权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述第一电子传输层还包括第一掺杂元素,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值。
3.如权利要求2所述的发光器件,其特征在于,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值为0.6~0.8;和/或
所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比小于等于1:10;和/或
所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比为(1~4):20。
4.如权利要求1所述的发光器件,其特征在于,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第二主体材料的表面连接有第二配体;所述第一配体和所述第二配体包含羟基配体,所述第一配体和所述第二配体中的其中一者包含有机酸配体,以使所述第一主体材料和所述第二主体材料中的一者为极性材料,另一者为两性材料。
5.如权利要求2所述的发光器件,其特征在于,所述电子功能层还包括第三电子传输层,所述第三电子传输层位于所述第一电子传输层和所述第二电子传输层之间,第三电子传输层由第三主体材料组成,所述第三主体材料与所述第一主体材料相同,或所述第三主体材料与所述第二主体材料相同。
6.如权利要求5所述的发光器件,其特征在于,所述第三电子传输层的厚度为5~90nm。
7.如权利要求2或5所述的发光器件,其特征在于,所述第一主体材料和所述第二主体材料各自独立包括ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、GaO、Ga2O3、ZrO2、NiO、ZnS、ZnSe、CdS、InP、GaP中的一种或多种;和/或
所述第一掺杂元素包括Li、K、Na中的一种或多种;和/或
所述第二掺杂元素包括Al和Mg中的一种或多种;和/或
所述电子功能层的厚度为10~180nm;和/或
所述第一电子传输层的厚度为5~90nm;和/或
所述第二电子传输层的厚度为5~90nm。
8.如权利要求1所述的发光器件,其特征在于,
所述发光层的材料选自有机发光材料或量子点中的一种或多种;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;所述量子点选自单一结构量子点、核壳结构量子点及钙钛矿型半导体材料中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V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及HgZnSTe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、SnPbSTe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及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS、CuInSe及AgInS中的至少一种;所述核壳结构的量子点的核选自上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;所述钙钛矿型半导体材料选自掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、或有机-无机杂化钙钛矿型半导体;所述无机钙钛矿型半导体的结构通式为AMX3,其中A为Cs+离子,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2 +、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;所述有机-无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为BMX3,其中B为有机胺阳离子,选自CH3(CH2)n-2NH3 +或[NH3(CH2)nNH3]2+,其中n≥2,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;和/或
所述阴极和所述阳极独立选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Ni、Ir以及Mg中的至少一种;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、ITZO、ICO、AMO、SnO2、In2O3、Cd:ZnO、F:SnO2、In:SnO2、Ga:SnO2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
所述发光器件还包括空穴功能层,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,当所述空穴功能层包括空穴注入层和空穴传输层两层时,所述空穴注入层靠近所述阳极一侧设置,所述空穴传输层靠近所述发光层一侧设置;其中,所述空穴传输层的材料选自芳基胺、聚苯胺、聚吡咯、聚(对)亚苯基亚乙烯基及其衍生物、4,4’-双(对咔唑基)-1,1’-联苯化合物、N,N,N’,N’-四芳基联苯胺、PEDOT:PSS及其衍生物、聚(N-乙烯基咔唑)及其衍生物、聚甲基丙烯酸酯及其衍生物、聚(9,9-辛基芴)及其衍生物、聚(螺芴)及其衍生物、掺杂或非掺杂的NiO、MoO3、WO3、V2O5、CrO3、CuO、MoS2、MoSe2、WS3、WSe3、CuS、CuSCN中的一种或多种中的一种或多种;其中,所述芳基胺选自4,4’-二(9-咔唑)联苯、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、聚(N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺)、N,N’-二(4-(N,N’-二苯基-氨基)苯基)-N,N’-二苯基联苯胺、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’,4”-三(N-咔唑基)-三苯胺、4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺、N,N’-二苯基-N,N’-双(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4”-二胺、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、Spiro-NPB、Spiro-TPD、N,N’-双(3-甲基苯基)-N,N’-双(苯基)-螺、螺NPB中的一种或多种;所述聚(对)亚苯基亚乙烯基及其衍生物选自聚(亚苯基亚乙烯基)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]和聚[2-甲氧基-5-(3’,7’-二甲基辛氧基)-1,4-亚苯基亚乙烯基]中的一种或多种;所述空穴注入层的材料选自聚(亚乙基二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐、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、聚(9,9-二辛基-芴-共-N-(4-丁基苯基)-二苯基胺)、多芳基胺、聚(N-乙烯基咔唑)、聚苯胺、聚吡咯、N,N,N’,N’-四(4-甲氧基苯基)-联苯胺、4-双[N-(1-萘基)-N-苯基-氨基]联苯、4,4’,4”-三[苯基(间-甲苯基)氨基]三苯基胺、4,4’,4”-三(N-咔唑基)-三苯基胺(TCTA)、1,1-双[(二-4-甲苯基氨基)苯基环己烷、掺杂有F4-TCNQ的4,4’,4”-三(二苯基氨基)三苯胺、p-掺杂酞菁、F4-TCNQ掺杂的N,N’-二苯基-N,N’-二(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4”-二胺、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
所述电子功能层还包括电子注入层,所述电子注入层靠近所述阴极设置,其中,所述电子注入层的材料包括LiF,LiF/Yb、MgP,MgF2,Al2O3、Ga2O3、ZnO、Cs2CO3、Rb2CO3、RbBr中的一种或多种。
9.一种发光器件的制备方法,其特征在于,包括:
提供第一电极;
形成发光层,所述发光层形成在所述第一电极上;
形成第二电极,所述第二电极形成在所述发光层上;
所述制备方法还包括:形成电子功能层,所述电子功能层与所述发光层层叠设置于所述第一电极与所述第二电极之间,所述电子功能层包括第一电子传输层和第二电子传输层,所述第二电子传输层靠近所述发光层一侧设置,所述第一电子传输层远离所述发光层一侧设置;
其中,所述第一电子传输层的材料包括第一主体材料,所述第二电子传输层的材料包括第二主体材料和第二掺杂元素,其中,所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值为0.1~0.4。
10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述第一电子传输层的材料还包括第一掺杂元素,所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值大于所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的电负性之差的绝对值;
其中所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的电负性之差的绝对值为0.6~0.8;和/或
所述第一掺杂元素与所述第一主体材料的摩尔比为大于0且小于等于10%;和/或
所述第二掺杂元素与所述第二主体材料的摩尔比为(1~4):20;和/或
所述第一主体材料和所述第二主体材料独立选自ZnO、TiO2、SnO2、Al2O3、GaO、Ga2O3、ZrO2、NiO、ZnS、ZnSe、CdS、InP、GaP中的一种或多种。
11.如权利要求9-10任一项所述的制备方法,其特征在于,所述电子功能层形成在所述第二电极与所述发光层之间,所述形成电子功能层包括:
提供第一溶液和第二溶液,所述第一溶液中包括第一主体材料和第一溶剂,所述第二溶液中包括第二主体材料、第二掺杂元素和第二溶剂;
在所述发光层上设置所述第二溶液,得到所述第二电子传输层;
在所述第二电子传输层上设置所述第一溶液,得到所述第一电子传输层。
12.如权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述第二溶剂为极性溶剂,所述第二主体材料的表面连接有第二配体,所述第二配体选自羟基配体;所述第一溶剂为非极性溶剂,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第一配体包括羟基配体和有机酸配体。
13.如权利要求12所述的制备方法,其特征在于,
所述第一溶剂选自正己烷、正辛烷、正壬烷其中的一种或多种;和/或
所述第二溶剂选自醇类溶剂中的一种或多种;和/或
所述第二配体与所述第二主体材料的质量比为1~15%;和/或
所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~20%;和/或
所述第一配体中,所述羟基配体和所述有机酸配体的质量比为1:(0.1~1)。
14.如权利要求9-10任一项所述的制备方法,其特征在于,所述电子功能层形成在所述第一电极与所述发光层之间,所述形成电子功能层包括:
提供第一溶液和第二溶液,所述第一溶液中包括所述第一主体材料和第一溶剂,所述第二溶液中包括所述第二主体材料、所述第二掺杂元素和第二溶剂;
在所述第一电极上设置所述第一溶液,得到所述第一电子传输层;
在所述第一电子传输层上设置所述第二溶液,得到所述第二电子传输层。
15.如权利要求14所述的制备方法,其特征在于,所述第一溶剂为极性溶剂,所述第一主体材料的表面连接有第一配体,所述第一配体选自羟基配体;所述第二溶剂为非极性溶剂,所述第二主体材料的表面连接有第二配体,所述第二配体包括羟基配体和有机酸配体。
16.如权利要求15所述的制备方法,其特征在于,
所述第一溶剂选自醇类溶剂中的一种或多种;和/或
所述第二溶剂选自正己烷、正辛烷、正壬烷其中的一种或多种;和/或
所述第一配体与所述第一主体材料的质量比为1~15%;和/或
所述第二配体与所述第二主体材料的质量比为1~20%;和/或
所述第二配体中,所述羟基配体和所述有机酸配体的质量比为1:(0.1~1)。
17.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,
所述发光层的材料选自有机发光材料或量子点中的一种或多种;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;所述量子点选自单一结构量子点、核壳结构量子点及钙钛矿型半导体材料中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V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及HgZnSTe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、SnPbSTe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及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS、CuInSe及AgInS中的至少一种;所述核壳结构的量子点的核选自上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;所述钙钛矿型半导体材料选自掺杂或非掺杂的无机钙钛矿型半导体、或有机-无机杂化钙钛矿型半导体;所述无机钙钛矿型半导体的结构通式为AMX3,其中A为Cs+离子,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2 +、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;所述有机-无机杂化钙钛矿型半导体的结构通式为BMX3,其中B为有机胺阳离子,选自CH3(CH2)n-2NH3 +或[NH3(CH2)nNH3]2+,其中n≥2,M为二价金属阳离子,选自Pb2+、Sn2+、Cu2+、Ni2+、Cd2+、Cr2+、Mn2+、Co2+、Fe2+、Ge2+、Yb2+、Eu2+中的至少一种,X为卤素阴离子,选自Cl-、Br-、I-中的至少一种;和/或
所述第一电极和所述第二电极独立选自金属电极、碳电极、掺杂或非掺杂金属氧化物电极以及复合电极;其中,所述金属电极的材料选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca、Ni、Ir以及Mg中的至少一种;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、ITZO、ICO、AMO、SnO2、In2O3、Cd:ZnO、F:SnO2、In:SnO2、Ga:SnO2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。
18.一种显示装置,其特征在于,包括如权利要求1-8任一项所述的发光器件,或者包括由权利要求9-17任一项所述的制备方法制备得到的发光器件。
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CN202211467729.0A CN118076134A (zh) | 2022-11-22 | 2022-11-22 | 一种发光器件及其制备方法、显示装置 |
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