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CN110492012B - 一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置 - Google Patents

一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置 Download PDF

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CN110492012B CN201910789742.XA CN201910789742A CN110492012B CN 110492012 B CN110492012 B CN 110492012B CN 201910789742 A CN201910789742 A CN 201910789742A CN 110492012 B CN110492012 B CN 110492012B
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Abstract

本申请公开了一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置，用以提高量子点发光器件的发光效率。本申请实施例提供的一种量子点发光器件，所述量子点发光器件包括：阳极，阴极，位于所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，以及位于所述量子点发光层和所阳极之间的第一空穴传输层；所述第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料。

Description

一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置。
背景技术
胶体量子点由于具有高的量子效率、窄的发射光谱、独特的尺寸依赖发射光谱和良好的溶液加工兼容性等优异特性，在高色彩质量显示方面有着巨大的应用潜力。基于量子点的电致发光二极管(Quantum dot light-emitting diode，QLED)是以量子点作为发光层的器件，与有机发光二极管相比有很大的优越性，有望成为下一代显示技术的核心。量子点电致发光的原理是电子载流子和空穴载流子分别从阴极和阳极，经过载流子注入层和传输层迁移至发光层中形成激子，激子复合后发光。近年来，随着量子点电致发光技术的不断发展，已经有少量相关的显示产品投入市场，但是，由于不同材料对于载流子的传输速率不同，现有技术的量子点发光器件中，通常由于电子的注入和传输效率会高于空穴的注入和传输效率，载流子的不平衡一方面导致复合发光效率不高，另一方面容易使量子点带电，从而导致激子淬灭，从而降低发光效率，并且还会影响量子点发光器件寿命。
综上，现有技术的量子点发光器件的载流子传输速率不平衡造成器件发光效率低、寿命短。
发明内容
本申请实施例提供了一种量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置，用以提高量子点发光器件的发光效率。
本申请实施例提供的一种量子点发光器件，所述量子点发光器件包括：阳极，阴极，位于所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，以及位于所述量子点发光层和所阳极之间的第一空穴传输层；所述第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料。
本申请实施例提供的量子点发光器件由于第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料，脱氧核糖核酸材料可以提高空穴传输效率，从而平衡空穴和电子的传输速率，进而可以提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，所述第一空穴传输层与所述量子点发光层接触。
本申请实施例提供的量子点发光器件中，由于第一空穴传输层与量子点发光层接触，从而第一空穴传输层中的脱氧核糖核酸材料可以直接与量子点发光层中的量子点连接，相比于不同膜层之间的空隙传输，本申请实施例提供的量子点发光器件可以在脱氧核糖核酸材料与量子点连接的位置直接进行空穴传输，使得空穴直接注入到量子点中，可以进一步提高空穴传输效率，进一步提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，所述脱氧核糖核酸材料包括：巯基脱氧核糖核酸材料。
本申请实施例提供的量子点发光器件中，第一空穴传输层中由于巯基的存在，巯基脱氧核糖核酸更容易与量子点材料直接相连接，不仅可以钝化量子点表面的缺陷，还可以使得空穴更容易在脱氧核糖核酸材料与量子点连接的位置直接注入到量子点中，可以进一步提高空穴传输效率，进一步提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，所述量子点发光器件还包括：位于所述第一空穴传输层和所述阳极之间的第二空穴传输层，位于所述第二空穴传输层和所述阳极之间的空穴注入层。
可选地，所述第一空穴传输层的最高占据轨道能级，位于所述量子点发光层的最高占据轨道能级与所述第二空穴传输层的最高占据轨道能级之间。
本申请实施例提供的量子点发光器件，第一空穴传输层的最高占据轨道能级位于量子点发光层的最高占据轨道能级与第二空穴传输层的最高占据轨道能级之间，从而可以提高空穴传输速率。
可选地，所述第一空穴传输层的最低未占轨道能级，大于所述量子点发光层的最低未占轨道能级且大于所述第二空穴传输层的最低未占轨道能级。
本申请实施例提供的量子点发光器件，第一空穴传输层的最低未占轨道能级，大于量子点发光层的最低未占轨道能级且大于第二空穴传输层的最低未占轨道能级，即第一空穴传输层具有较浅的最低未占轨道能级，从而第一空穴传输层也可以阻挡一部分多余电子从发光层到第二空穴传输层的传输，即第一空穴传输层还具有电子阻挡层的作用，从而本申请实施例提供的量子点发光器件无需额外设置电子阻挡层，便可以使得空穴和电子在发光层中可以更加平衡，进一步提高量子点发光器件发光效率。
本申请实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法，所述方法包括：
提供衬底，并在所述衬底上形成阳极；
在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层；
在所述脱氧核糖核酸层上形成量子点发光层；
在所述量子点发光层之上形成阴极。
本申请实施例提供的量子点发光器件的制备方法，由于形成的第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料，脱氧核糖核酸材料可以提高空穴传输效率，从而平衡空穴和电子的传输速率，进而可以提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层之前，该方法还包括：
将含有羟基的脱氧核糖核酸分子，与硫脲及盐酸混合，获得含有质子的脱氧核糖核酸巯基取代物；
将含有质子的脱氧核糖核酸巯基取代物与碱性溶液混合，碱解获得巯基脱氧核糖核酸材料。
本申请实施例提供的一种显示面板，所述显示面板包括本申请实施例提供的上述量子点发光器件。
本申请实施例提供的一种显示装置，包括本申请实施例提供的显示面板。
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要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种量子点发光器件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种量子点发光器件中量子点与巯基脱氧核糖核酸结合的示意图；
图4为本申请实施例提供的又一种量子点发光器件的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种量子点发光器件中各膜层的能级结构图；
图6为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法中形成的巯基脱氧核糖核酸材料的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种量子点发光器件，如图1所示，所述量子点发光器件包括：阳极1，阴极2，位于所述阳极1和所述阴极2之间的量子点发光层3，以及位于所述量子点发光层3和所阳极1之间的第一空穴传输层4；所述第一空穴传输层4包括脱氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid，DNA)材料。
本申请实施例提供的量子点发光器件由于第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料，脱氧核糖核酸材料可以提高空穴传输效率，从而平衡空穴和电子的传输速率，进而可以提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，本申请实施例提供的如图1所示的量子点发光器件中，所述第一空穴传输层4与所述量子点发光层3接触。
本申请实施例提供的量子点发光器件中，由于第一空穴传输层与量子点发光层接触，从而第一空穴传输层中的DNA材料可以直接与量子点发光层中的量子点连接，相比于不同膜层之间的空隙传输，本申请实施例提供的量子点发光器件可以在DNA材料与量子点连接的位置直接进行空穴传输，使得空穴直接注入到量子点中，可以进一步提高空穴传输效率，进一步提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，所述脱氧核糖核酸材料包括：巯基脱氧核糖核酸(DNA—SH)材料。
需要说明的是，巯基由一个硫原子和一个氢原子相连组成的负一价官能团，化学式为—SH。而DNA是由两条反向、平行的脱氧核糖核苷酸链组成的双螺旋结构，而脱氧核苷酸是由腺嘌呤(adenine，A)、胸腺嘧啶(thymine，T)、嘧啶(cytosine，C)和鸟嘌呤(guanine，G)四种碱基与脱氧核糖及磷酸构成。脱氧核糖是以呋喃糖的形式存在的，在环上含有羟基，而侧链同样含有羟基，这两种羟基可以通过化学反应与磷酸形成磷酸二酯键，同时在最终形成的DNA链的末端，一端含有游离的磷酸基(称为5′端)，另一端含有游离的羟基(称为3′端)。该羟基可以通过取代反应，形成末端含有巯基的DNA分子，获得DNA—SH材料。
本申请实施例提供的量子点发光器件中，第一空穴传输层中由于巯基的存在，DNA—SH更容易与量子点材料直接相连接，不仅可以钝化量子点表面的缺陷，还可以使得空穴更容易在DNA材料与量子点连接的位置直接注入到量子点中，可以进一步提高空穴传输效率，进一步提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件中，第一空穴传输层的厚度为3纳米(nm)～8nm。
需要说明的是，第一空穴传输层的厚度影响空穴传输的速率，在具体实施时，可以根据实际需要对第一空穴传输层的厚度进行选择。
可选地，如图2所示，所述量子点发光器件还包括：位于所述第一空穴传输层4和所述阳极1之间的第二空穴传输层5，位于所述第二空穴传输层5和所述阳极1之间的空穴注入层6。
如图3所示，DNA—SH可以直接与量子点连接，空穴从第二空穴传输层传至DNA-SH后，部分与量子点结合的DNA—SH分子，可以将空穴直接在分子内进行传输，将传输到DNA—SH的空穴，直接注入到量子点材料中，可以大大提高空穴传输和注入的效率，从而提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点发光器件的寿命。
可选地，所述第一空穴传输层的最高占据轨道(Highest Occupied MolecularOrbital，HOMO)能级，位于所述量子点发光层的最高占据轨道能级与所述第二空穴传输层的最高占据轨道能级之间。
本申请实施例提供的量子点发光器件，第一空穴传输层的HOMO能级位于量子点发光层的HOMO能级与第二空穴传输层的HOMO能级之间，从而可以提高空穴传输速率。
可选地，所述第一空穴传输层的最低未占轨道(Lowest Unoccupied MolecularOrbital，LUMO)能级，大于所述量子点发光层的最低未占轨道能级且大于所述第二空穴传输层的最低未占轨道能级。
本申请实施例提供的量子点发光器件，第一空穴传输层的LUMO能级，大于量子点发光层的LUMO能级且大于第二空穴传输层的LUMO能级，即第一空穴传输层具有较浅的LUMO能级，从而第一空穴传输层也可以阻挡一部分多余电子从发光层到第二空穴传输层的传输，即第一空穴传输层还具有电子阻挡层的作用，从而本申请实施例提供的量子点发光器件无需额外设置电子阻挡层，便可以使得空穴和电子在发光层中可以更加平衡，进一步提高量子点发光器件发光效率。
本申请实施例提供的量子点发光器件中，DNA—SH材料的HOMO能级为-5.6电子伏特(eV)，该能级位于一般的量子点发光层的HOMO能级与第二空穴传输层的HOMO能级之间，并且，DNA—SH材料的LUMO能级为-1.6eV，其LUMO能级较浅，从而DNA—SH可以提高空穴传输速率以及阻挡一部分多余电子从量子点发光层到第二空穴传输层的传输。使得空穴和电子在发光层中可以更加平衡，提高量子点发光器件的发光效率。
可选地，如图4所示，本申请实施例提供的量子点发光器件，还包括：位于量子点发光层3和阴极2之间的电子传输层7。
以如图4所示的量子点发光器件为例，阳极、空穴注入层、第二空穴传输层、DNA—SH、量子点发光层、电子传输层以及阴极的能级结构图如图5所示。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件，阳极的材料包括下列之一或其组合：氧化铟锡(ITO)、ITO/银(Ag)/ITO的复合结构，铝(Al)/Ag，Ag，氧化铟钨锌(IWZO)，铬(Cr)，铁(Fe)，钼(Mo)。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件，空穴注入层的材料包括下列之一或其组合：氧化钼(MoO3)，氧化镍(NiO)，3，4-乙烯二氧噻吩单体聚合物：聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)，氧化钨(WO3)。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件，第二空穴传输层的材料包括下列之一或其组合：聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚乙烯基咔唑(PVK)、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、三苯基二胺(TPD)、聚三苯胺(Poly-TPD)、三(4-咔唑-9-基苯基)胺(TCTA)。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件，量子点发光层的材料包括下列之一或其组合：硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、硒化锌(ZnSe)、磷化铟(InP)、硫化铅(PbS)、三氯化铅铯(CsPbCl3)、三溴化铅铯(CsPbBr3)、三碘化铅铯(CsPhI3)、CdS/硫化锌(ZnS)、CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、CsPhI3/ZnS。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件，电子传输层的材料包括下列之一或其组合：氧化锌(ZnO)、ZnMgO、硫化锌(ZnS)、SnO2、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10菲咯啉(BCP)。
可选地，本申请实施例提供的量子点发光器件，阴极的材料包括下列之一或其组合：Al，Ag、氧化铟锌(IZO)、ITO。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种量子点发光器件的制备方法，如图6所示，所述方法包括：
S101、提供衬底，并在所述衬底上形成阳极；
S102、在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层；
S103、在所述脱氧核糖核酸层上形成量子点发光层；
S104、在所述量子点发光层之上形成阴极。
本申请实施例提供的量子点发光器件的制备方法，由于形成的第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料，脱氧核糖核酸材料可以提高空穴传输效率，从而平衡空穴和电子的传输速率，进而可以提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
可选地，在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层之前，该方法还包括：
将含有羟基的脱氧核糖核酸分子，与硫脲及盐酸混合，获得含有质子的脱氧核糖核酸巯基取代物；
将含有质子的脱氧核糖核酸巯基取代物与碱性溶液混合，碱解获得巯基脱氧核糖核酸材料。
需要说明的是，得到DNA-SH的示意图如图7所示，含有羟基的DNA分子(DNA-OH)，与硫脲(CH4N2S)及盐酸(HCl)混合后，硫脲在盐酸作用下可以分解形成硫化氢，氯化铵及二氧化碳，DNA上的羟基与盐酸反应形成具有亲电子性能的碳(C)+，其与硫化氢反应得到含有质子的DNA巯基取代物(DNA-SH2 +)，最后通过氢氧化钠(NaOH)碱解生成巯基取代的DNA分子，获得DNA-SH材料。
可选地，在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层之前，该方法还包括：
在阳极之上形成空穴注入层；
在空穴注入层之上形成第二空穴传输层。
可选地，在所述脱氧核糖核酸层上形成量子点发光层之后，该方法还包括：
在量子点发光层之上形成电子传输层。
接下来，以量子点发光器件包括阳极、空穴注入层、第一空穴传输层、第二空穴传输层、电子传输层以及阴极为例，对本申请实施例提供的量子点发光器件的制备方法进行举例说明。量子点发光器件制备包括如下步骤：
S201、提供衬底，并所述衬底上形成阳极的图案；
衬底可以是硬质衬底也可以是柔性衬底，衬底的材料例如可以是玻璃、聚酰亚胺(PI)，或聚对苯二甲酸乙二醇酯；
S202、在阳极上沉积空穴注入层的材料；
S203、在空穴注入层上沉积第二空穴传输层的材料；
S204、在第二空穴传输层之上沉积薄的DNA-SH材料，利用不同浓度的稀溶液以及不同转速来调节DNA-SH层的厚度；
稀溶液的浓度例如可以依次为0.5毫克/毫升(mg/ml)、1mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml，稀溶液中溶剂的材料可以醇类溶剂，醇类溶剂例如可以是甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等；DNA-SH厚度例如可以为3nm-8nm。；
S205、在DNA-SH层上沉积量子点发光层的材料；
S206、在量子点发光层上沉积电子传输层的材料；
S207、在电子传输层上沉积阴极的材料。
本申请实施例提供的一种显示面板，所述显示面板包括本申请实施例提供的上述量子点发光器件。
本申请实施例提供的一种显示装置，包括本申请实施例提供的显示面板。
本申请实施例提供的显示装置，例如可以是手机、电脑、电视等装置。
综上所述，本申请实施例提供的量子点发光器件及其制备方法、显示面板、显示装置，由于第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料，脱氧核糖核酸材料可以提高空穴传输效率，从而平衡空穴和电子的传输速率，进而可以提高量子点发光器件的发光效率，提高量子点器件的寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种量子点发光器件，其特征在于，所述量子点发光器件包括：阳极，阴极，位于所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，以及位于所述量子点发光层和所阳极之间的第一空穴传输层；所述第一空穴传输层包括脱氧核糖核酸材料；
所述脱氧核糖核酸材料包括：巯基脱氧核糖核酸材料。
2.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第一空穴传输层与所述量子点发光层接触。
3.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述量子点发光器件还包括：位于所述第一空穴传输层和所述阳极之间的第二空穴传输层，位于所述第二空穴传输层和所述阳极之间的空穴注入层。
4.根据权利要求3所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第一空穴传输层的最高占据轨道能级，位于所述量子点发光层的最高占据轨道能级与所述第二空穴传输层的最高占据轨道能级之间。
5.根据权利要求4所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第一空穴传输层的最低未占轨道能级，大于所述量子点发光层的最低未占轨道能级且大于所述第二空穴传输层的最低未占轨道能级。
6.一种量子点发光器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
提供衬底，并在所述衬底上形成阳极；
在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层；
在所述脱氧核糖核酸层上形成量子点发光层；
在所述量子点发光层之上形成阴极；
在所述阳极之上形成包括脱氧核糖核酸材料的第一空穴传输层之前，该方法还包括：
将含有羟基的脱氧核糖核酸分子，与硫脲及盐酸混合，获得含有质子的脱氧核糖核酸巯基取代物；
将含有质子的脱氧核糖核酸巯基取代物与碱性溶液混合，碱解获得巯基脱氧核糖核酸材料。
7.一种显示面板，其特征在于，所述显示面板包括权利要求1～5任一项所述的量子点发光器件。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求7所述的显示面板。
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