自組裝聚合物空穴傳輸層結(jié)構(gòu)的高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件領(lǐng)域，具體涉及一種自組裝聚合物空穴緩沖傳輸層三層結(jié)構(gòu)高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管。
【背景技術(shù)】
[0002]
精確控制形態(tài)和成分的膠質(zhì)無機(jī)量子點(diǎn)擁有獨(dú)特的化學(xué)物理性質(zhì)并且被應(yīng)用于發(fā)光器件，太陽能電池，光探測(cè)器等器件。盡管量子點(diǎn)合成和器件結(jié)構(gòu)的改善，使用方案處理型膠體堆積來制作高性能的固態(tài)器件仍然存在困難。
[0003]許多報(bào)道中提及了單層和雙層結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)發(fā)光二極管(QLEDs)。利用了同時(shí)混合了傳輸和發(fā)射的功能單層膜的單層量子點(diǎn)發(fā)光二極管的實(shí)際性能遠(yuǎn)不如理論的計(jì)算值。雙層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管性能要強(qiáng)于單層的量子點(diǎn)發(fā)光二極管，但是雙層量子點(diǎn)發(fā)光二極管將量子點(diǎn)層同時(shí)要發(fā)揮發(fā)射光子層和電子傳輸層的功能。量子點(diǎn)層和電子相鄰阻礙了光子發(fā)射的效率。不久前，研究員們發(fā)明了有單獨(dú)的空穴傳輸層和電子傳輸層的三層量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件。盡管三層量子點(diǎn)發(fā)光二極管的發(fā)光效率相比之前提及的量子點(diǎn)發(fā)光二極管的發(fā)光效率提高了 25倍，三層量子點(diǎn)發(fā)光二極管的表現(xiàn)在色彩飽和度和外部量子效率方面仍然無法達(dá)到基本的要求。主要的原因是空穴傳輸層注入量子點(diǎn)層的效率低和量子點(diǎn)發(fā)光層和與空穴傳輸層之間的巨大能量抵消。多層器件被提出來克服空穴注入的阻礙。大部分多層量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件在空穴注入效率，外部量子效率，低驅(qū)動(dòng)電壓和高亮度方面的表現(xiàn)十分卓越。
[0004]值得一提的是，最近多層量子點(diǎn)發(fā)光二極管發(fā)紅光的外部量子效率已經(jīng)逼近理論的極限值21%達(dá)到19%，這些器件的低驅(qū)動(dòng)電壓和高亮度歸功于載流子的注入平衡。然而，從熱力學(xué)角度來說，這些多層的傳輸層在器件會(huì)影響器件的壽命和負(fù)載功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高量子點(diǎn)發(fā)光二極管能效的自組裝聚合物空穴傳輸層三層結(jié)構(gòu)的高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管。
[0006]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種自組裝聚合物空穴傳輸層結(jié)構(gòu)的高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管，除了陽極和陰極之外，只需要三層材料，分別是空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層和電子傳輸層，所述量子點(diǎn)發(fā)光層一端與連接著陽極的空穴傳輸層相接，另一端與連接著陰極的電子傳輸層相連，所述空穴傳輸層的材料為單聚物或多聚物材料。
[0007]作為優(yōu)選，所述電子傳輸層材料為摻雜后的無機(jī)納米顆粒。
[0008]作為優(yōu)選，所述空穴傳輸層材料為單聚物、多聚物、小分子、無機(jī)氧化金屬納米顆?；蚨S納米材料摻雜進(jìn)入聚(3，4_乙撐二氧噻吩單體)組成，兩者摻雜重量比例為O?20%。
[0009 ]作為優(yōu)選，所述量子點(diǎn)層的量子點(diǎn)為由I1-VI族元素構(gòu)成的量子點(diǎn)，或其構(gòu)成核殼納米結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，或石墨烯量子點(diǎn)，或鹵化鈣鈦礦有機(jī)金屬量子點(diǎn)或以上材料的組合;所述由I1-VI族元素構(gòu)成的量子點(diǎn)包括硫化鋅，砸化鋅，碲化鋅，硫化鎘，砸化鎘，碲化鎘，硫化汞，砸化汞，碲化汞，硫化鉛或砸化鉛中的一種或幾種;所述核殼納米結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，包括砸化鎘-硫化鋅，硫化鎘-硫化鋅或砸化鋅-硫化鎘中的一種或幾種。
[0010]作為優(yōu)選，所述電子傳輸層的摻雜后的無機(jī)納米顆粒和量子點(diǎn)發(fā)光層的量子點(diǎn)材料的直徑小于10納米。
[0011]作為優(yōu)選，所述空穴傳輸層厚10-30nm，量子點(diǎn)發(fā)光層厚20-40 nm，電子傳輸層厚30-70 nm。
[0012]在具體的實(shí)施方式中，所述電子傳輸層的材料為未參雜的二氧化鈦，氧化鋅或者組合摻雜了包括1丐，鎘，化鍺，銫，銅，鎳，銀，招，鋰，金，銦，三氧化二鉭，氧化錫，氧化媽，砸化鋅，硫化鎘或硫化鋅在內(nèi)的金屬或者非金屬的納米顆粒。
[0013]在具體的實(shí)施方式中，所述電子傳輸層材料中的摻雜材料為稀有金屬鋱，鏑，銩，鉺，銪或者其組合。
[0014]在具體的實(shí)施方式中，所述無機(jī)氧化金屬納米顆粒由P型氧化鋅組成，摻雜的材料為P型氮化鎵，氧化鎳，三氧化二鉻，二硫化鉬，三氧化錳，三氧化二鉍或者其組合;所述單聚物或者多聚物材料為:聚(3，4_乙撐二氧噻吩單體)(PED0T:PSS)，聚(N-乙烯基咔唑)(PVK)，聚(N，N’_二苯基-N，N’_二(間甲苯基)聯(lián)苯胺)(poly-TPD)，4-疊氮基-2，3，5，6-四氟苯甲酸N-琥珀酰亞胺酯(TFB)，聚(對(duì)亞苯基亞乙烯基)(PPV)，全氟離聚物(PFIs)，或者其組合;所述小分子為=-咔唑)聯(lián)苯(08?)，^-偏(1-萘基；)-^-聯(lián)苯-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二元胺(a-NPD) ,4,40,400-三(N-咔唑基)三苯胺(TCTA)或者其組合;所述二維納米材料為:純石墨烯(G)，氧化石墨烯(GO)，氧化還原石墨烯(RGO)，硫化鈷(CoS)或者其組合。
[0015]上述量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備方法:采用旋涂，旋膜，滴涂法，噴墨法或者其組合使用制備空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層和電子傳輸層。
[0016]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I)通過自組裝聚合物空穴傳輸層應(yīng)用于量子點(diǎn)發(fā)光二極管中，在空穴傳輸層與量子點(diǎn)層間產(chǎn)生高效的電勢(shì)差有力的注入空穴來控制平衡載流子的注入，使得量子點(diǎn)發(fā)光二極管獲得更高的效率。同時(shí)，選用兩種空穴層材料的復(fù)合，不僅可以提高空穴迀移率，而且兩種能帶形成能級(jí)階梯，有助于加速空穴在空穴傳輸層內(nèi)的傳輸速率，提高量子點(diǎn)發(fā)光二極管的能效。
[0017]( 2)制作方式可采用旋涂，打印或者濺射的方法，制備方法簡單，特別在制備大面積高質(zhì)量的薄膜時(shí)有優(yōu)勢(shì)。
【附圖說明】
[0018]圖1是正向偏壓自組裝聚合物空穴傳輸層結(jié)構(gòu)高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖，其中:1_陰極，2-空穴傳輸層，3-量子點(diǎn)發(fā)光層，4-電子傳輸層，5-陽極。
[0019]圖2是反向偏壓自組裝聚合物空穴傳輸層結(jié)構(gòu)高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管結(jié)構(gòu)示意圖，其中:1_陰極，2-電子傳輸層，3-量子點(diǎn)發(fā)光層，4-空穴傳輸層，5-陽極。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0021]實(shí)施例1:
正向式自組裝聚合物空穴層的高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管，如圖1所示，包括基底上形成的陰極1、空穴傳輸層2，量子點(diǎn)發(fā)光層3，電子傳輸層4和陽極電極5，陰極置于底層，由下至上分別是空穴傳輸層，量子點(diǎn)發(fā)光層，電子傳輸層和陽極，其中空穴傳輸層厚10 nm,量子點(diǎn)發(fā)光層厚20 nm,電子傳輸層厚30 nm。
[0022]上述正向式自組裝聚合物空穴層的高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管的制備方法，包括如下步驟:
(I)在透明導(dǎo)電玻璃基板上采用噴墨法制備空穴傳輸層全氟離聚物PFIs摻雜聚3，4-乙撐二氧噻吩單體PED0T:PSS，全氟離聚物PFIs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，并在氮?dú)猸h(huán)境下燒結(jié)20分鐘，燒結(jié)溫度150度。
[0023](2)量子點(diǎn)的制備:采用旋膜法制備的量子點(diǎn)層，核為砸化鎘，殼為硫化鋅，并在氮?dú)猸h(huán)境下燒結(jié)20分鐘，燒結(jié)溫度150度。
[0024](3)將銦摻雜的ZnO納米顆粒層制備于量子點(diǎn)層之上，將無機(jī)納米顆粒發(fā)光層在氧氣中燒結(jié)20分鐘，燒結(jié)溫度200 °C。
[0025](4)最后制備陽極電極，電極材料為鋁。
[0026]實(shí)施例2
反向式自組裝聚合物空穴層的高效量子點(diǎn)發(fā)光二極管，如圖2所示，包括基底上形成的陽極1、電子傳輸層2，量子點(diǎn)發(fā)光層3，空穴傳輸層4和陰極電極5，陽極置于底層，由下至上分別是