CN106098957B - 一种qled及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种QLED及其制备方法。所述QLED包括基板、阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，所述空穴传输层为P‑N结结构，包括依次设置在所述阳极上的P型有机物层和N型有机物层。本发明提供的QLED，采用P‑N结结构作为空穴传输层，通电后所述P‑N结内部形成内建电场，能够有效提高空穴传输能力，从而提高QLED的光电性能，特别是蓝色QLED的光电性能。

Description

一种QLED及其制备方法
技术领域
本发明属于平板显示技术领域，尤其涉及一种QLED及其制备方法。
背景技术
半导体量子点由于具有尺寸可调的光电性质，被广泛应用于发光二极管、太阳能电池和生物荧光标记领域。经过二十多年的发展，量子点合成技术取得了显著的成绩，可以合成得到各种高质量的量子点纳米材料，其光致发光效率可以达到85％以上。由于量子点具有尺寸可调节的发光、发光线宽窄、光致发光效率高和热稳定性等特点，以量子点为发光层的量子点发光二极管(QLED)成为极具潜力的下一代显示和固态照明光源。量子点发光二极管因具备高亮度、低功耗、广色域、易加工等诸多优点，近年来在照明和显示领域获得了广泛的关注与研究。经过多年的发展，QLED技术获得了巨大的发展。从公开报道的文献资料来看，目前最高的红色和绿色QLED的外量子效率已经超过或者接近20％，表明红绿QLED的内量子效率实际上已经接近100％的极限。然而，作为高性能全彩显示不可或缺的蓝色QLED，目前不论是在电光转换效率、还是在使用寿命上，都远低于红绿QLED，从而限制了QLED在全彩显示方面的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED，旨在解决现有全彩显示QLED中，由于蓝色QLED电光转换效率、使用寿命不佳，导致全彩显示QLED功能受限的问题。
本发明的另一目的在于提供一种QLED的制备方法。
本发明是这样实现的，一种QLED，包括基板、阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，所述空穴传输层为P-N结结构，包括依次设置在所述阳极上的P型有机物层和N型有机物层。
以及，一种QLED的制备方法，包括以下步骤：
提供图案化的ITO基板；
在所述ITO基板上依次沉积P型有机物层和N型有机物层，形成P-N结结构的空穴传输层；
在所述空穴传输层上依次沉积量子点发光层、电子传输层和阴极。
本发明提供的QLED，采用P-N结结构作为空穴传输层，通电后所述P-N结内部形成内建电场，能够有效提高空穴传输能力，从而提高QLED的光电性能，特别是蓝色QLED的光电性能。具体的，当对所述QLED施加电压时，电荷由所述阳极输入，当到达所述空穴传输层时，所述空穴传输层内部的内建电场能够有效的促进电子空穴的分离，增强空穴的传输能力，从而提高QLED的发光效率，进一步提高QLED的光电性能。
本发明提供的QLED的制备方法，操作简单，方法成熟可控，易于实现产业化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的QLED结构示意图；
图2是本发明实施例提供的QLED能带示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
结合图1、2，本发明实施例提供了一种QLED，包括基板1、阳极2、空穴传输层3、量子点发光层4、电子传输层5和阴极6，所述空穴传输层3为P-N结结构，包括依次设置在所述阳极上的P型有机物层31和N型有机物层32，如图1所示。
优选的，为了提高空穴和/或电子的注入效率，所述QLED优选包括空穴注入层(图中未标出)、电子注入层(图中未标出)中的至少一种，其中，所述空穴注入层设置在所述阳极2和所述空穴传输层3之间，所述电子注入层设置在所述电子传输层5和所述阴极6之间。
本发明实施例中，采用P-N结结构作为空穴传输层，由于所述P型有机物层31中含有大量的空穴，所述N型有机物层32中含有大量电子，在浓度梯度的驱动下，电子、空穴分别向P型有机物层31、N型有机物层32方向移动，因此，在P型有机物层31与N型有机物层32界面处，形成了一个由N型有机物层31指向N型有机物层32的内建电场。进入所述空穴传输层3的空穴沿电场方向移动，电子更倾向于反电场方向移动，从而实现电子、空穴分离，能够有效提高空穴传输能力，从而提高QLED的光电性能，特别是蓝色QLED的光电性能。以所述阳极1为ITO、电子传输层5为氧化锌、阴极6为铝为例，所述QLED能带结构如图2所示。
具体的，本发明实施例中，所述基板1的选择没有明确限制，可以采用柔性基板，也可以采用硬质基板，如玻璃基板。所述阳极2采用常规的阳极材料制成，包括但不限于ITO。所述空穴注入层、量子点发光层4、电子传输层5、电子注入层，均可采用本领常规的材料制成，其厚度可采用本领域常规厚度。具体的，所述量子点发光层4的厚度为10-100nm，所述电子传输层5的厚度为30-60nm，所述电子注入层的厚度为30-50nm，所述阴极6的厚度为100-150nm。进一步优选的，所述电子传输层5采用具有高电子传输性能的N型氧化锌；所述电子注入层采用低功函数的金属，包括但不限于Ca、Ba，也可以选择CsF、LiF、CsCO3等化合物，还可以采用其它电解质型电子传输材料。所述阴极6采用常规的阴极材料制成，包括金属及其氧化物，包括但不限于铝、银。
本发明实施例中，所述空穴传输层3中，所述P型有机物层31为具有空穴传输能力的P型有机物制成；所述N型有机物层32为具有电子传输能力的N型有机物制成。且为了获得较好的激子分离效果，所述P型有机物、N型有机物需要分别具有较好的空穴、电子传输能力，同时，还要能与ITO能级匹配。作为一个优选实施例，所述P型有机物为具有良好的空穴传输能力的PEDOT:PSS、PH1000中的至少一种；作为另一个优选实施例，所述N型有机物为具有良好电子传输能力的P3HT:PCBM。当然，应当理解，上述列举的所述P型有机物、N型有机物均为优选情形，并不用于限定所述P型有机物、N型有机物的范围。
本发明实施例中，所述P型有机物层31和/或所述N型有机物层32的厚度不易过薄或过厚。若所述P型有机物层31和/或所述N型有机物层32的厚度过薄，会导致所述P-N结的激子分离效果差，不利于空穴传输到所述量子点发光层4，此外，所述P型有机物层31和/或所述N型有机物层32的厚度过薄还会导致电子空穴对在非发光层发光，影响QLED的显色性；若所述P型有机物层31和/或所述N型有机物层32的厚度过厚，会导致空穴难注入到所述量子点发光层4，影响器件发光效率。有鉴于此，作为一个优选实施例，所述P型有机物层31的厚度为30-50nm；作为另一个优选实施例，所述N型有机物层32的厚度为30-50nm。当然，更优选为所述P型有机物层31、所述N型有机物层32的厚度均为30-50nm。
本发明实施例提供的QLED，采用P-N结结构作为空穴传输层，通电后所述P-N结内部形成内建电场，能够有效提高空穴传输能力，从而提高QLED的光电性能，特别是蓝色QLED的光电性能。具体的，当对所述QLED施加电压时，电荷由所述阳极输入，当到达所述空穴传输层时，所述空穴传输层内部的内建电场能够有效的促进电子空穴的分离，增强空穴的传输能力，从而提高QLED的发光效率，进一步提高QLED的光电性能。
本发明实施例所述QLED可以通过下述方法制备获得。
以及，本发明实施例还提供了一种QLED的制备方法，包括以下步骤：
S01.提供图案化的ITO基板；
S02.在所述ITO基板上依次沉积P型有机物层和N型有机物层，形成P-N结结构的空穴传输层；
S03.在所述空穴传输层上依次沉积量子点发光层、电子传输层和阴极。
具体的，上述步骤S01中，所述图案化的ITO基板为常规的ITO基板。为了提高所述空穴传输层的附着能力，优选的，在沉积所述P型有机物层之前，还包括对所述ITO基板进行清洁处理，所述清洁处理的方法为：将所述ITO基板按次序分别置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，每次超声时间为10-20min，待超声清洗完成后，将所述ITO基板放置于洁净烘箱内烘干备用。
上述步骤S02中，在所述ITO基板上依次沉积P型有机物层和N型有机物层，可采用溶液加工法实现，其中，所述溶液加工法包括但不限于旋涂、印刷。作为一个优选实施例，所述P型有机物层的制备方法为：采用溶液加工法在所述ITO基板上沉积P型有机物层，然后将所述P型有机物进行退火处理，其中，退火温度为50-150℃，时间为15-30min。该优选的退火条件，能在保证膜层致密性的前提性，有效去除残留溶剂。作为一个优选实施例，所述N型有机物层的制备方法为：采用溶液加工法在所述P型有机物层上沉积N型有机物层，然后将所述N型有机物进行退火处理，其中，退火温度为50-150℃，时间为15-30min。该优选的退火条件，能在保证膜层致密性的前提性，有效去除残留溶剂。
作为一个具体优选实施例，待所述ITO基板干燥后，在其上旋涂P型有机物，并将此置于150℃的加热台上加热15分钟；紧接着，在退火后的所述P型有机物上旋涂N型有机物，并将此置于150℃的加热台上加热15分钟。
上述步骤S03中，在所述空穴传输层上依次沉积量子点发光层、电子传输层和阴极，可以采用本领域常规方法实现。优选的，沉积阴极之前，在所述电子传输层上沉积电子注入层。
作为一个具体优选实施例，在所述空穴传输层上沉积量子点发光层，沉积完成后将片子放置在80℃的加热台上加热10分钟，除去残留的溶剂；随后，在所述量子点发光层表面依次沉积电子传输层和电子注入层；最后，将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中，通过掩膜板热蒸镀一层金属银或者铝作为阴极。
本发明实施例提供的QLED的制备方法，操作简单，方法成熟可控，易于实现产业化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种QLED，包括基板、阳极、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，其特征在于，所述空穴传输层包括依次设置在所述阳极上的P型有机物层和由P3HT:PCBM组成的有机物层。
2.如权利要求1所述的QLED，其特征在于，所述P型有机物层为具有空穴传输能力的P型有机物制成。
3.如权利要求1所述的QLED，其特征在于，所述P型有机物层的厚度为30-50nm；和/或
所述由P3HT:PCBM组成的有机物层的厚度为30-50nm。
4.如权利要求2所述的QLED，其特征在于，所述P型有机物为PEDOT:PSS、PH1000中的至少一种。
5.如权利要求1-4任一所述的QLED，其特征在于，所述QLED还包括空穴注入层、电子注入层中的至少一种。
6.一种QLED的制备方法，包括以下步骤：
提供图案化的ITO基板；
在所述ITO基板上依次沉积P型有机物层和由P3HT:PCBM组成的有机物层，形成空穴传输层；
在所述空穴传输层上依次沉积量子点发光层、电子传输层和阴极。
7.如权利要求6所述的QLED的制备方法，其特征在于，所述P型有机物层的制备方法为：采用溶液加工法在所述ITO基板上沉积P型有机物层，然后将所述P型有机物进行退火处理，其中，退火温度为50-150℃，时间为15-30min；和/或
所述由P3HT:PCBM组成的有机物层的制备方法为：采用溶液加工法在所述P型有机物层上沉积P3HT:PCBM形成由P3HT:PCBM组成的有机物层，然后将所述由P3HT:PCBM组成的有机物进行退火处理，其中，退火温度为50-150℃，时间为15-30min。
8.如权利要求6或7所述的QLED的制备方法，其特征在于，还包括在沉积阴极之前，在所述电子传输层上沉积电子注入层。
9.如权利要求6或7所述的QLED的制备方法，其特征在于，在沉积所述P型有机物层之前，还包括对所述ITO基板进行清洁处理，所述清洁处理的方法为：
将所述ITO基板按次序分别置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，每次超声时间为10-20min，待超声清洗完成后，将所述ITO基板放置于洁净烘箱内烘干备用。
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