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CN106935719A - 一种量子点电致发光器件及其制作方法 - Google Patents

一种量子点电致发光器件及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种量子点电致发光器件及其制作方法，该器件包括：阳极，设置于基底上；第一空穴注入层，为中性空穴注入层，设置于所述阳极上；第二空穴注入层，设置于所述第一空穴注入层上；量子点发光层，设置于所述第二空穴注入层上；阴极，设置于所述量子点发光层上。本发明可以调控阳极空穴注入浓度并提高器件的稳定性和寿命。

Description

一种量子点电致发光器件及其制作方法
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体地说，尤其涉及一种量子点电致发光器件及其制作方法。
背景技术
QLED(Quantum Dots Light-Emitting Diode，量子点电致发光器件)与OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)一样可以主动发光，具有响应速度快、视角广、轻薄、低功耗等优点，但其色纯度更高，应用于显示器可显示更广色域。量子点材料可以改变表面配体，易溶于多种溶剂中，非常适合低成本的溶液加工工艺。
PEDOT：PSS作为一种商业化空穴注入层材料，被广泛用于溶液加工型QLED器件中，使得器件具有优异的性能。但是，PEDOT：PSS在常温下PH值介于1～3之间，呈酸性特征。
相关研究表明，酸性的PEDOT：PSS会造成阳极界面的不稳定，降低器件使用寿命。这主要是因为ITO(IndiumTinOxide，氧化铟锡)中的In2O3(Indium(III)oxide，氧化铟)成分会在酸性环境下溶解，导致ITO中的铟发生迁移进入PEDOT：PSS中增加空穴注入势垒。如果铟扩散到量子发光层，则会造成激子的淬灭，从而导致器件效率和寿命的大幅下降。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供了一种量子点电致发光器件及其制作方法，用于调控阳极空穴注入浓度并提高器件的稳定性和寿命。
根据本发明的一个方面，提供了一种量子点电致发光器件，包括：
阳极，设置于基底上；
第一空穴注入层，为中性空穴注入层，设置于所述阳极上；
第二空穴注入层，设置于所述第一空穴注入层上；
量子点发光层，设置于所述第二空穴注入层上；
阴极，设置于所述量子点发光层上。
根据本发明的一个实施例，所述第二空穴注入层为酸性空穴注入层。
根据本发明的一个实施例，所述第一空穴注入层的材料HOMO能级介于所述阳极的材料HOMO能级与所述量子点发光层的材料HOMO能级之间。
根据本发明的一个实施例，所述第一空穴注入层的材料包括PTPDES、PTPDES:TPBAH、PFO-co-NEPBN或PFO-co-NEPBN:F4-TCNQ。
根据本发明的一个实施例，所述第二空穴注入层的材料包括PEDOT：PSS。
根据本发明的一个实施例，在所述第二空穴注入层和所述量子点发光层之间还设置有空穴传输层。
根据本发明的一个实施例，在所述量子点发光层和所述阴极之间还设置有电子传输层。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于制作量子点电致发光器件的方法，包括：
在基底上形成阳极；
在所述阳极上形成中性第一空穴注入层；
在所述第一空穴注入层上形成第二空穴注入层；
在所述第二空穴注入层上形成量子点发光层；
在所述量子点发光层上形成阴极。
根据本发明的一个实施例，还包括在形成所述量子点发光层之前，在所述第二空穴注入层上形成空穴传输层。
根据本发明的一个实施例，还包括在形成所述阴极之前，在所述量子点发光层上形成电子传输层。
本发明的有益效果：
本发明通过设计双层空穴注入结构，可以防止阳极ITO直接与酸性PEDOT：PSS接触而被腐蚀。同时，本发明还可以调控阳极空穴注入浓度，既可以提高器件的稳定性和寿命，又可以解决器件在高电流下效率滚降较快的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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的附图做简单的介绍：
图1是现有技术中一种量子点电致发光器件的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的量子点电致发光器件的结构示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的用于制作量子点电致发光器件的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
如图1所示为现有技术中一种量子点电致发光器件的结构示意图，该器件包括由下至上依次设置的阳极11、空穴注入层12、空穴传输层13、量子点发光层14、电子传输层15和阴极16。其中，阳极11一般为ITO阳极，设置于基底10上。空穴注入层12一般采用PEDOT:PSS材料，为酸性，会腐蚀阳极11，影响量子点电致发光器件的性能。
因此，本发明提供了一种量子点电致发光器件，如图2所示为根据本发明的一个实施例的量子点电致发光器件结构示意图，以下参考图2来对本发明进行详细说明。
如图2所示，该器件包括由下至上依次设置的阳极21、第一空穴注入层27、第二空穴注入层22、量子点发光层24和阴极26。
其中，阳极21设置于基底20上，一般采用ITO(IndiumTinOxide，氧化铟锡)材料制成，用于输出空穴。第一空穴注入层27为中性空穴注入层，设置于阳极21上，可以调控空穴的注入浓度。第二空穴注入层22，设置于第一空穴注入层27上，有利于将空穴注入量子点发光层24。量子点发光层24设置于第二空穴注入层22上，用于发光。阴极26设置于量子点发光层24上，用于向量子点发光层24输出电子，以使得量子点发光层24在空穴和电子的作用下发光。
在本发明中，通过增加中性第一空穴注入层27，并且将该第一空穴注入层27设置于阳极21和第二空穴注入层23之间，通过调控第一空穴注入层27的材料可以调控空穴的注入浓度。并且，在第二空穴注入层22由非中性材料制成时，中性第一空穴注入层27可以防止阳极21被第二空穴注入层22腐蚀。
在本发明的一个实施例中，在第二空穴注入层22和量子点发光层24之间还设置有空穴传输层23，如图2所示。阳极21输出的空穴经第一空穴注入层27和第二空穴注入层22之后，经空穴传输层23传输至量子点发光层24。
在本发明的一个实施例中，在量子点发光层24和阴极26之间还设置有电子传输层25，如图2所示。阴极26输出的电子经电子传输层25传输至量子点发光层24。
在本发明的一个实施例中，该第二空穴注入层22为酸性空穴注入层。将该第二空穴注入层22设置为酸性空穴注入层，有利于向空穴传输层23输送空穴，但其酸性会腐蚀阳极21。设置于阳极21和第二空穴注入层23之间的中性第一空穴注入层27，会防止第二空穴注入层23腐蚀阳极21。因此，要求中性第二空穴注入层27的材料溶于有机溶剂但不限于有机材料，并且不受酸性的第二空穴注入层22的影响，具有空穴注入特性。
在本发明的一个实施例中，该第二空穴注入层22的材料包括PEDOT：PSS，即该第二空穴注入层22为酸性PEDOT：PSS。PEDOT：PSS是一种高分子聚合物，其配置的水溶液导电率很高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液。PEDOT：PSS由PEDOT和PSS两种物质构成，PEDOT是EDOT(3，4-乙撑二氧噻吩单体)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸盐。这两种物质在组合一起，可以极大提高PEDOT的溶解性，可用来输送空穴。当然，本发明用作第二空穴注入层22的材料不限于此，其他可输送空穴的材料也适用于本发明。
由于第一空穴注入层27设置于阳极21和第二空穴注入层23之间，用以输送空穴。因此，在本发明的一个实施例中，将第一空穴注入层27的材料HOMO(Highest OccupiedMolecular，最高已占轨道)能级设置为介于阳极21的材料HOMO能级与量子点发光层24的材料HOMO能级之间，使得阳极21、第一空穴注入层27和量子点发光层24之间具有变化趋势相同的HOMO能级差。这样，有利于阳极21向量子点发光层24输送空穴。
在本发明的一个实施例中，该第一空穴注入层27的材料包括PTPDES、PTPDES:TPBAH、PFO-co-NEPBN或PFO-co-NEPBN:F4-TCNQ。这些材料均可以用来制作第一空穴注入层27，可以通过实验室常规实验手段获得。
其中，PTPDES(tetraphenyldiamine-containing poly arylene ether sulfone，含四苯基二胺的聚芳醚砜聚合物)是一种聚芳醚砜型高分子材料，具有空穴传输特性，可作为量子点发光器件的空穴传输材料。PTPDES:TPBAH为PTPDES的P掺杂组合物，TPBAH(tris(4-bromophenyl)aminium hexachloroantimonate，3(4-溴苯基)铵六氯锑酸盐)是一种溴苯基盐类的电子受体，可进行P掺杂。
PFO-co-NEPBN
(poly(9,9-dioctylfluorene-co-bis-N,N-(4-ethoxycarbonylphenyl)-bis-N,N-phenyl
benzidine，聚(9,9-二辛基芴-共-双-N，N-(4-乙氧基羰基苯基)-双-N，N-苯基联苯胺))是一种聚芴类共聚物，具有空穴传输特性，可作为空穴传输材料。PFO-co-NEPBN:F4-TCNQ是PFO-co-NEPBN的P掺杂组合物，F4-TCNQ(2,3,5,6-Tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane，2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基醌二甲烷)是一种小分子P型掺杂剂，可进行P掺杂。
本发明通过设计双层空穴注入结构，可以防止阳极ITO直接与酸性PEDOT：PSS接触而被腐蚀。同时，本发明还可以调控阳极空穴注入浓度，既可以提高器件的稳定性和寿命，又可以解决器件在高电流下效率滚降较快的问题。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种用于制作量子点电致发光器件的方法，该方法具体包括图3所示的几个步骤。
首先，在步骤S210中，在基底上形成阳极。具体的，在基底20上形成阳极21，如ITO阳极。
接着，在步骤S220中，在阳极上形成中性第一空穴注入层27。对形成阳极21后的基板进行清洗和表面处理后，采用溶液沉积法形成中性第一空穴注入层27。具体的，采用旋涂及热处理，形成厚度为20nm的第一空穴注入层27。第一空穴注入层27为有机材料溶于有机溶剂中，并呈中性特征，用于平坦化ITO阳极表面的同时提高阳极空穴注入特性。
用于制作第一空穴注入层的材料包括PTPDES、PTPDES:TPBAH、PFO-co-NEPBN或PFO-co-NEPBN:F4-TCNQ中的任一种。并且，以上四种材料均可以通过常规实验手段获得。
接着，在步骤230中，在第一空穴注入层27上形成第二空穴注入层22。采用溶液沉积法形成第二空穴注入层22。该第二空穴注入层22为酸性空穴注入层，制作第二空穴注入层22采用的材料包括PEDOT：PSS。
接着，在步骤S240中，在第二空穴注入层22上形成空穴传输层23。采用溶液沉积法形成空穴传输层23。具体的，采用旋涂及热处理，形成厚度为30nm的空穴传输层24。
接着，在步骤S250中，在空穴传输层23上形成量子点发光层24。采用溶液沉积法形成量子点发光层24。具体的，采用旋涂及热处理，形成厚度为20nm的量子点发光层24。
接着，在步骤S260中，在量子点发光层24上形成电子传输层25。采用溶液沉积法形成电子传输层25。具体的，采用旋涂及热处理，形成厚度为30nm的电子传输层25。
最后，在步骤S270中，在电子传输层25上形成阴极26。具体的，采用真空蒸镀方法形成100nm的AL阴极。在形成阴极26后，即可以对该量子点电致发光器件进行封装。
当然，本发明也可以采用溶液沉积法之外的其他方法形成各层，本发明不限于此。
在本发明的一个实施例中，在第一空穴注入层27上形成第二空穴注入层22之前，还进一步包括对第一空穴注入层27的表面进行亲水处理。具体的，可以采用O2Plasma(氧等离子)进行亲水处理。由于第二空穴注入层22采用PEDOT：PSS水溶性时，很难在第一空穴注入层27上直接成膜。通过对第一空穴注入层27进行亲水处理可以提高第一空穴注入层27的表面亲水性，减小接触角，以便PEDOT：PSS在第一空穴注入层27上均匀成膜。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种量子点电致发光器件，包括：
阳极，设置于基底上；
第一空穴注入层，为中性空穴注入层，设置于所述阳极上；
第二空穴注入层，设置于所述第一空穴注入层上；
量子点发光层，设置于所述第二空穴注入层上；
阴极，设置于所述量子点发光层上。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第二空穴注入层为酸性空穴注入层。
3.根据权利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述第一空穴注入层的材料HOMO能级介于所述阳极的材料HOMO能级与所述量子点发光层的材料HOMO能级之间。
4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一空穴注入层的材料包括PTPDES、PTPDES:TPBAH、PFO-co-NEPBN或PFO-co-NEPBN:F4-TCNQ。
5.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述第二空穴注入层的材料包括PEDOT：PSS。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，在所述第二空穴注入层和所述量子点发光层之间还设置有空穴传输层。
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，在所述量子点发光层和所述阴极之间还设置有电子传输层。
8.一种用于制作量子点电致发光器件的方法，包括：
在基底上形成阳极；
在所述阳极上形成中性第一空穴注入层；
在所述第一空穴注入层上形成第二空穴注入层；
在所述第二空穴注入层上形成量子点发光层；
在所述量子点发光层上形成阴极。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述量子点发光层之前，在所述第二空穴注入层上形成空穴传输层。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括在形成所述阴极之前，在所述量子点发光层上形成电子传输层。
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