一種新型量子點發光器件的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電致發光器件技術領域，具體涉及一種新型量子點發光器件。
【背景技術】
[0002]半導體熒光量子點因其獨特的光學性質(如量子產率高、單色性好、色彩隨尺寸可調、光化學穩定性強且能夠通過溶液法進行大規模制備等)成為新一代平板顯示和固態照明領域中最具潛力的材料。基于量子點的發光二極管(QD-LEDs)正在受到越來越多的關注。根據以往的文獻報道，QD-LEDs器件的效率在很大程度上依賴于電子和空穴注入的平衡程度。近年來，QD-LEDs無論在發光效率還是在使用壽命上都有了很明顯的改善，特別是紅色QD-LEDs的外量子效率已經達到20.5%。但是藍綠色QD-LEDs的外量子效率仍相對較低，只有10-13%，主要原因就在于電子和空穴的注入不平衡。本發明的主要特點是針對藍綠色QD-LEDs中電子-空穴注入的不平衡性提出有效的改良措施，從而提出一種新的器件結構來提高器件的發光效率。
【發明內容】
[0003]本發明目的在于提供一種新型的器件結構，以提高藍綠色QD-LEDs的發光性能。
[0004]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種新型量子點發光器件，包括ΙΤ0陽極、空穴注入層(HILs)、空穴傳輸層(HTLs)、量子點發光層(QDs)、電子傳輸層(ETLs)和A1陰極，其中，還包括絕緣層，所述絕緣層設置在空穴傳輸層和量子點發光層之間。
[0005]具體的，絕緣層材料的禁帶寬度不小于4 eVo
[0006]具體的，絕緣層材料可以為有機材料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，也可以為無機材料，如氧化鋁(A1203)、氧化鈣(CaO)、二氧化硅(Si02)或氧化鎵(Ga203)等。絕緣層材料可以為其中的一種或兩種以上的混合物。
[0007]上述的新型量子點器件結構可經以下步驟獲得:在ΙΤ0陽極上以2000 - 6000轉/min的轉速依次旋涂或以0.1 - 5nm/s的蒸發速率真空沉積空穴注入層、空穴傳輸層、絕緣層、量子點發光層和電子傳輸層，然后采用真空沉積的方法制備A1陰極，即得。空穴注入層、空穴傳輸層的厚度一般在20 - lOOnm，優選30 — 60nm。絕緣層的厚度一般在1 一 50nm，優選1 一 10nm。量子點發光層和電子傳輸層的厚度一般在20 — 50nm，優選30 — 40nmo
[0008]具體的，空穴注入層材料為PED0T:PSS (聚(3，4_乙撐二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽)、或者是二甲基亞砜、石墨烯或山梨醇摻雜的PED0T:PSS。摻雜比例為0.001 — 10%，優選 0.005 — 5%ο
[0009]空穴傳輸層材料可以是有機材料，如聚(Ν，Ν’ -雙(4-丁基苯基)-Ν，Ν’ -雙(苯基)聯苯胺)(Poly-TH))、聚[(9，9-二辛基芴-2,7-二基)-co-(4，4’-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺](TFB)、聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)、三(4-咔唑-9-基苯基)胺(TCTA)，4，4’_ 二(9-咔唑)聯苯(CBP)，N，N，-雙- (1-奈基)-Ν, N，- 二苯基-1，1，-聯苯 _4，4’- 二胺(NPB)、間苯二咔唑(mCP)等。
[0010]空穴傳輸層材料還可以是無機納米材料，如Mo03、Ni0、V205和W0 3中的一種或兩種以上的混合物。
[0011]電子傳輸層材料可以是ZnO、SnO、1102或ZrO 2等無機納米材料，也可以是8-輕基喹啉鋁(Alq3)。
[0012]電子傳輸層材料還可以是L1、Al、Mg、Cs、In、Ga和Zr中的一種或兩種以上摻雜的無機納米材料，所述無機納米材料為ZnO、SnO、1102或ZrO 2。摻雜比例為0.001 一 50wt%。
[0013]所述的量子點發光層為I1-VI族半導體納米晶，包括藍色和綠色量子點中的任意一種或多種。量子點發光層還包括量子點的配體，如巰基類配體、氨基類配體、羧酸根和磷酸根類配體，優選巰基類配體。
[0014]本發明在旋涂(或真空沉積)有空穴傳輸層的ΙΤ0電極上沉積一定厚度的絕緣層，然后涂覆一定濃度的量子點溶液作為發光層，最后再依次涂覆(或真空沉積)相應的電子傳輸層、A1陰極就得到了發光性能良好的QD-LEDs。該方法利用在空穴傳輸層和量子點發光層之間設置的絕緣層，有效地平衡了電子和空穴的注入，保持了量子點的電中性，從而有效改善了藍綠色半導體熒光量子點電致發光器件的發光性能。
[0015]和現有技術相比，本發明的有益效果:
1)本發明提供了一種簡單高效、成本低、可重復且穩定性好的QD-LEDs的器件組裝方法，解決了目前藍綠色QD-LEDs發光性能差的問題。
[0016]2)本發明方法工序簡單，重復性好，使用的溶劑易于獲得且成本低廉；只需在現有器件結構的基礎上簡單地插入一層絕緣層即可有效地提高器件的發光效率，具有較高的應用價值。
[0017]3)本發明得到的藍綠色量子點發光器件的外量子效率分別為13.2%、16.2%、15.7%和15.8%，其對應的熒光發光峰位分別為463、474、480和495nm。
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例1至3和對比例1中使用的器件結構能級示意圖:A為對比例1中沒有設置絕緣層的器件結構能級圖為實施例1至3中在空穴傳輸層和量子點發光層之間設置絕緣層后器件的能級結構圖；
圖2為實施例1和對比例1中QD-LEDs器件的電流密度-電壓-亮度對比圖；
圖3為實施例1和對比例1中QD-LEDs器件的發光效率_亮度-外量子效率對比圖，插圖是亮度在100-3500cd/m2時器件的電流效率和外量子效率對比圖；
圖4為實施例1和對比例1中相應量子點的熒光光譜(實線)和器件的電致發光譜(虛線)；
圖5為實施例1和對比例1中QD-LEDs器件的單載流子注入變化情況；
圖6為實施例1中57個QD-LEDs器件的最大外量子效率的直方分布圖；
圖7為實施例2至4中其他藍綠色QD-LEDs器件的電流密度-電壓-亮度表征；
圖8為實施例2至4中其他藍綠色QD-LEDs器件的外量子效率-亮度表征；
圖9為實施例2至4中相應量子點的熒光光譜(實線)和器件的電致發光光譜(虛線)。
【具體實施方式】
[0019]以下通過實施例對本發明做進一步的說明，但本發明的保護范圍不僅限于此。
[0020]下述各實施例中，發光峰位在474nm、463nm、480nm、495nm的ZnCdSe/ZnS量子點均購自泰州海王納米生物醫學科技有限公司。
[0021]實施例1
一種新型量子點發光器件，包括ΙΤ0陽極、空穴注入層(HILs)、空穴傳輸層(HTLs)、量子點發光層(QDs)、電子傳輸層(ETLs)和A1陰極，其中，還包括絕緣層，所述絕緣層設置在空穴傳輸層和量子點發光層之間。其結構能級圖見圖1.。具體經下述步驟獲得:
將清洗干凈的圖案畫的ΙΤ0玻璃用紫外-臭氧處理機(UV/03)處理15分鐘，然后采用旋轉涂膜的方法在ΙΤ0玻璃基片上以3000轉/分鐘的轉速旋涂40nm的PED0T:PSS薄膜作為空穴注入層。將旋涂好PED0T:PSS薄膜的ΙΤ0玻璃基片在空氣中于150°C干燥15min，然后將其轉移至手套箱中旋涂濃度為10mg/mL的TFB氯苯溶液30nm作為空穴傳輸層，并在手套箱中150°C干燥30min。以2000轉/分鐘的轉速繼續旋涂濃度為1.2-1.8mg/mL的PMMA丙酮溶液作為絕緣層(厚度約5nm)，再旋涂濃度為12mg/mL、發光峰位在474nm的ZnCdSe/ZnS量子點作為發光層(厚度約30nm)，然后采用旋涂的方法制備厚度約35nm的氧化鋅(ZnO)電子傳輸層，最后以1 一 3A/s的速度真空沉積一層厚lOOnm的A1作為背電極，即制備得到高效率的QD-LEDs器件。
[0022]采用熒光峰位為474nm的量子點所構筑的QD-LEDs的性能表征如圖2至6所示。設置PMMA絕緣層后，器件的最大亮度、峰值電流效率和外量子效率分別達到14193cd/m2、
11.8cd/A 和 16.2%ο
[0023]實施例2
一種新型量子點發光器件，包括ΙΤ0陽極、空穴注入層