本發(fā)明涉及量子點技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體量子點（Quantum dot, QDs）具有熒光量子效率高、可見光波段發(fā)光可調(diào)、色域覆蓋度寬廣等特點。以量子點為發(fā)光材料的發(fā)光二極管被稱為量子點發(fā)光二極管（Quantum dot light-emitting diode, QLED），具有色彩飽和、能效更高、色溫更佳等優(yōu)點，有望成為下一代固態(tài)照明和平板顯示的主流技術(shù)。

在傳統(tǒng)的QLED器件結(jié)構(gòu)中，除了量子點發(fā)光層外，還需要引入兩個電極和在電極與量子點之間添加各種功能層，這些功能層包括電子注入層、電子傳輸層、空穴傳輸層、空穴注入層等。QLED器件在外加偏壓作用下，載流子（電子和空穴）進入發(fā)光層，然后以輻射躍遷的方式復(fù)合發(fā)光。

量子點發(fā)光二極管器件的結(jié)構(gòu)對其性能及壽命有著重要的影響，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件通常因為發(fā)熱問題和有害氣體分子的影響，導(dǎo)致QLED器件的使用壽命縮短。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件及其制備方法，旨在解決傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的量子點發(fā)光二極管器件使用壽命較短的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，從下至上依次包括襯底、底電極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層、電子傳輸層和頂電極，其中，所述底電極上還設(shè)置有一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜，所述空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層和電子傳輸層均沉積在所述陽極氧化鋁膜的蜂窩孔內(nèi)。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述蜂窩孔的孔徑為10~500nm。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述蜂窩孔的孔間距為30~600nm。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述蜂窩孔的孔深為100nm~150μm。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述電子傳輸層上還設(shè)置有一導(dǎo)熱層。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述導(dǎo)熱層材料為石墨烯和碳化硅中的一種。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述量子點發(fā)光層的材料為II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族單質(zhì)中的一種或多種。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述的空穴注入層為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）、非摻雜過渡金屬氧化物、摻雜過渡金屬氧化物、金屬硫化物、摻雜金屬硫化物中的一種或多種。

所述的陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，其中，所述的電子傳輸層材料為n型ZnO、TiO₂、SnO、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO、InSnO、Alq3三(8-羥基喹啉)鋁、Ca、Ba、CsF、LiF、CsCO₃中的一種或多種。

一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，包括步驟：

A、在襯底表面沉積一層底電極；

B、在底電極表面移植一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜；

C、在所述陽極氧化鋁膜的蜂窩孔道內(nèi)沉積一層空穴注入層

D、在所述陽極氧化鋁膜蜂窩孔道內(nèi)的空穴注入層上沉積一層空穴傳輸層；

E、在所述陽極氧化鋁膜蜂窩孔道內(nèi)的空穴傳輸層上沉積一層量子點發(fā)光層；

F、在所述陽極氧化鋁膜蜂窩孔道內(nèi)的量子點發(fā)光層上沉積一層電子傳輸層；

G、在所述電子傳輸層表面沉積頂電極，得到所述陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件。

有益效果：本發(fā)明通過在底電極上設(shè)置一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜，并將所述空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層和電子傳輸層依次沉積在所述陽極氧化鋁膜的蜂窩孔內(nèi)，從而將傳統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)的QLED器件改變?yōu)殛嚵薪Y(jié)構(gòu)的QLED器件，所述陣列結(jié)構(gòu)QLED器件能夠?qū)l(fā)光面細分為點陣發(fā)光，既可減少器件發(fā)熱量，同時還可以更好的隔絕水分子及其它有害氣體對QLED器件各個功能層的損害，從而達到延長QLED器件壽命的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件較佳實施例的第一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明陽極氧化鋁膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明實施例以正型陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件為例，所述器件從下至上依次包括襯底10、底電極20、空穴注入層30、空穴傳輸層40、量子點發(fā)光層50、電子傳輸層60和頂電極70，其中，所述底電極20上還設(shè)置有一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜80，所述空穴注入層30、空穴傳輸層40、量子點發(fā)光層50和電子傳輸層60均沉積在所述陽極氧化鋁膜80的蜂窩孔內(nèi)。

傳統(tǒng)的量子點發(fā)光二極管（QLED）器件是由襯底、底電極、功能層以及頂電極依次堆疊而形成的層狀結(jié)構(gòu)，所述QLED器件在工作時是由整個量子點發(fā)光層在發(fā)光，其發(fā)光面積較大，容易產(chǎn)生非常高的熱量，所述熱量容易損壞功能層結(jié)構(gòu)，進而導(dǎo)致QLED器件壽命變短。

基于此，本發(fā)明通過在底電極20上設(shè)置一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜，并將所述空穴注入層30、空穴傳輸層40、量子點發(fā)光層50和電子傳輸層60依次沉積在所述陽極氧化鋁膜80的蜂窩孔內(nèi)，通過將各個功能層依次沉積在所述陽極氧化鋁膜80的蜂窩孔內(nèi)所形成的結(jié)構(gòu)則為陣列結(jié)構(gòu)；通過上述方法將傳統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)的QLED器件改變?yōu)殛嚵薪Y(jié)構(gòu)的QLED器件，所述陣列結(jié)構(gòu)QLED器件能夠?qū)l(fā)光面細分為點陣發(fā)光，點陣發(fā)光所產(chǎn)生的熱量遠遠低于傳統(tǒng)發(fā)光面所產(chǎn)生的熱量，因此本發(fā)明提供的QLED器件既可減少發(fā)熱量，同時還可以更好的隔絕水分子及其它有害氣體對QLED器件各個功能層的損害，從而達到延長QLED器件壽命的目的。

具體地，如圖2所示，所述陽極氧化鋁膜具有精確的、不變形的蜂窩孔狀結(jié)構(gòu)，所述蜂窩孔之間在側(cè)面沒有交叉和連接，所述蜂窩孔的的孔徑分布均勻、孔的深度可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。

進一步，所述蜂窩孔的孔徑為10~500nm，所述蜂窩孔的孔間距為30~600nm，所述蜂窩孔的孔深為100nm~150μm。優(yōu)選地，所述蜂窩孔的孔徑為250nm，孔間距為300nm，孔深為800nm，在該值時，即可保證將QLED器件的發(fā)光面盡可能多的劃分為多點陣發(fā)光，還可保證位于所述蜂窩孔中的功能層性能較佳。

進一步，所述蜂窩孔的孔深與所述空穴注入層30的厚度、空穴傳輸層40的厚度、量子點發(fā)光層50的厚度和電子傳輸層60的厚度之和相等；也就是說所述陽極氧化鋁膜上的蜂窩孔的孔深應(yīng)該根據(jù)所述空穴注入層30的厚度、空穴傳輸層40的厚度、量子點發(fā)光層50的厚度和電子傳輸層60的厚度來進行調(diào)整；例如，當(dāng)所述空穴注入層30的厚度為150nm、空穴傳輸層40的厚度為200nm、量子點發(fā)光層50的厚度為100nm、電子傳輸層60的厚度為200nm時，則所述蜂窩孔的孔深應(yīng)該設(shè)置為650nm。

進一步，為了減少Q(mào)LED器件的發(fā)熱量，本發(fā)明還在所述電子傳輸層上設(shè)置一導(dǎo)熱層90，所述導(dǎo)熱層90材料為石墨烯或碳化硅中的一種；優(yōu)選所述石墨烯作為導(dǎo)熱層90，更進一步，所述導(dǎo)熱層的厚度設(shè)置為3~5nm（例如4nm）；通過在電極間添加4nm的石墨烯導(dǎo)熱層90，可明顯加快器件的散熱效率，從而提高器件的使用壽命。

進一步，在本發(fā)明中，所述襯底為玻璃或石英中的一種，所述的空穴注入層為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）、非摻雜過渡金屬氧化物、摻雜過渡金屬氧化物、金屬硫化物、摻雜金屬硫化物中的一種或多種；所述的空穴傳輸層材料可選自具有空穴傳輸能力的有機材料，包括但不限于聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)（TFB）、聚乙烯咔唑（PVK）、聚(N, N'雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯(lián)苯胺)（poly-TPD）、聚(9,9-二辛基芴-共-雙-N,N-苯基-1,4-苯二胺)（PFB）、4,4’,4’’-三(咔唑-9-基)三苯胺（TCTA）、4,4'-二(9-咔唑)聯(lián)苯（CBP）、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-聯(lián)苯-4,4’-二胺（TPD）、N,N’-二苯基-N,N’-（1-萘基）-1,1’-聯(lián)苯-4,4’-二胺（NPB）、摻雜石墨烯、非摻雜石墨烯、C₆₀或它們的混合物；所述的空穴傳輸層材料還可選自具有空穴傳輸能力的無機材料，包括但不限于摻雜或非摻雜的NiO、WO₃、MoO₃、CuO或它們的混合物；

所述的電子傳輸層材料為n型ZnO、TiO₂、SnO、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO、InSnO、Alq3三(8-羥基喹啉)鋁、Ca、Ba、CsF、LiF、CsCO₃中的一種或多種；優(yōu)選地，所述電子傳輸層為n型ZnO、n型TiO₂；所述的頂電極為Al、Au或Ag中的一種。

進一步，在本發(fā)明中，所述量子點發(fā)光層的材料為II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族單質(zhì)中的一種或多種。

具體地，所述量子點發(fā)光層使用的半導(dǎo)體材料包括但不限于II-VI半導(dǎo)體的納米晶，比如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe和其他二元、三元、四元的II-VI化合物；III-V族半導(dǎo)體的納米晶，比如GaP、GaAs、InP、InAs和其他二元、三元、四元的III-V化合物；所述的用于電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料還不限于II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、IV族單質(zhì)等。

基于上述陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件，本發(fā)明還提供一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，包括步驟：

S1、在襯底表面沉積一層底電極；

S2、在底電極表面移植一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜；

S3、在所述陽極氧化鋁膜的蜂窩孔道內(nèi)沉積一層空穴注入層

S4、在所述陽極氧化鋁膜蜂窩孔道內(nèi)的空穴注入層上沉積一層空穴傳輸層；

S5、在所述陽極氧化鋁膜蜂窩孔道內(nèi)的空穴傳輸層上沉積一層量子點發(fā)光層；

S6、在所述陽極氧化鋁膜蜂窩孔道內(nèi)的量子點發(fā)光層上沉積一層電子傳輸層；

S7、在所述電子傳輸層表面沉積頂電極，得到所述陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件。

進一步，在本發(fā)明中，所述的各層沉積方法可以是化學(xué)法或物理法，其中化學(xué)法包括但不限于化學(xué)氣相沉積法、連續(xù)離子層吸附與反應(yīng)法、陽極氧化法、電解沉積法、共沉淀法中的一種或多種；物理法包括但不限于旋涂法、印刷法、刮涂法、浸漬提拉法、浸泡法、噴涂法、滾涂法、澆鑄法、狹縫式涂布法、條狀涂布法、熱蒸發(fā)鍍膜法、電子束蒸發(fā)鍍膜法、磁控濺射法、多弧離子鍍膜法、物理氣相沉積法、原子層沉積法、脈沖激光沉積法中的一種或多種。

下面通過具體實施例，對本發(fā)明一種陣列結(jié)構(gòu)量子點發(fā)光二極管器件的制備方法作進一步的講解：

實施例1

(1)、對玻璃襯底進行清洗，按次序置于超純水、丙酮以及異丙醇中進行超聲清洗。待超聲完成后將玻璃襯底用氮氣槍吹干備用。

(2)、在清洗處理過的玻璃上，通過磁控濺射法沉積一層圖案化的ITO電極，ITO的厚度為60 nm。

(3)、將超薄AAO膜通過PMMA膜移植到ITO導(dǎo)電玻璃襯底上，AAO孔徑為200nm、孔間距為400nm、孔深為200nm。

(4)、在移植完成的AAO孔道內(nèi)通過噴墨打印方式依次打印一層50nm厚的空穴注入層PEDOT：PSS和一層50nm厚的空穴傳輸層TFB。

(5)、然后通過噴墨打印的方法制備CdSe/ZnS紅色量子點層發(fā)光，量子點層度為50nm。

(6) 緊接著通過噴墨打印的方式在量子點發(fā)光層表面打印上電子傳輸層ZnO，ZnO的厚度為50 nm。

(7)、最后，將沉積完各功能層的片子置于蒸鍍倉中通過掩膜板熱蒸鍍一層50nm的金屬鋁作為陰極。

實施例二

(1)、對玻璃襯底進行清洗，按次序置于超純水、丙酮以及異丙醇中進行超聲清洗。待超聲完成后將玻璃襯底用氮氣槍吹干備用。

(2)、在清洗處理過的玻璃上，通過磁控濺射法沉積一層圖案化的ITO電極，ITO的厚度為60 nm。

(3)、將超薄AAO膜通過PMMA膜移植到ITO導(dǎo)電玻璃襯底上，AAO孔徑為200nm、孔間距為400nm、孔深為200nm。

(4)、在移植完成的AAO孔道內(nèi)通過噴墨打印方式依次打印一層50nm厚的空穴注入層PEDOT：PSS和一層50nm厚的空穴傳輸層TFB。

(5)、然后通過噴墨打印的方法制備CdSe/ZnS紅色量子點層發(fā)光，量子點層度為50nm。

(6)、緊接著通過噴墨打印的方式在量子點發(fā)光層表面打印上電子傳輸層ZnO，ZnO的厚度為50 nm。

(7)、在沉積頂電極前，先通過旋涂或者打印的方式在頂電極制備一層3~5nm厚的石墨烯導(dǎo)熱層，以加快器件散熱效率。

(8)、最后，將沉積完各功能層的片子置于蒸鍍倉中通過掩膜板熱蒸鍍一層50nm的金屬鋁作為陰極,并完成器件封裝。

綜上所述，本發(fā)明通過在底電極上設(shè)置一層具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁膜，并將所述空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發(fā)光層和電子傳輸層依次沉積在所述陽極氧化鋁膜的蜂窩孔內(nèi)，從而將傳統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)的QLED器件改變?yōu)殛嚵薪Y(jié)構(gòu)的QLED器件，所述陣列結(jié)構(gòu)QLED器件能夠?qū)l(fā)光面細分為點陣發(fā)光，既可減少器件發(fā)熱量，同時還可以更好的隔絕水分子及其它有害氣體對QLED器件各個功能層的損害，從而達到延長QLED器件壽命的目的。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。