[发明专利]一种电致发光器件

说明书

所属技术领域：

本发明涉及一种新型的无机发光二极管，特别是基于量子点的发光二极管，其器件结构，其生产方法及其在照明和显示技术及其他场合中的应用。

背景技术：

薄膜发光器件，特别是有机发光二极管(OLEDs)(参见TANG等Appl.Phys.Lett.1987，51，p913)，和量子点发光二极管(QDLEDs)(参见Allvisatos等Nature 1994，370，p354)，由于其自主发光，高亮度，丰富的通过化学合成对颜色的可调性，柔性等成为目前最有希望的下一代显示及照明技术。特别是它们可能通过打印的方法，如喷墨打印(InkJet Printing)，丝网印刷(Screen Printing)等技术从溶液中成膜，从而可大大降低制造成本，因此对大屏幕显示器和照明器就特别有吸引力。

经过近20年的发展，OLEDs的性能得到了长足的提高，但是OLEDs仍有一个致命的弱点，即使用寿命。如在照明器件中，OLEDs的使用寿命无法跟无机LED如GaN相提并论，在显示器件中，OLEDs也无法于液晶(LCD)显示器或传统的阴极射线管(CRT)显示器相比.其主要原因在于有机材料的脆弱性。OLEDs由多层功能层组成，如典型的小分子OLED包括孔穴注入层(HIL)，孔穴传输层(HTL)，发光层(EML)，电子传输层(ETL)，电子注入层(EIL)；如果其中的一层或多层相对于一类载流子如孔穴或电子的注入或传输不稳定，将导致整个器件的不稳定。如(Hany Aziz等Science 1999，283，p5409)所报道的包含AlQ₃的小分子OLED器件的蓑减是由于AlQ₃相对孔穴注入及传输的不稳定。但是无机材料要稳定得多。

相对无机LED，OLEDs还有一个缺点是，有机材料的激发态是高度局域化的，由于自旋量子统计的限制，只有占总数25％的单重态(Singlet state，S1)可以以发光的形式被利用，而其余占总数75％的三重态(triplet state，T1)都以热的形式浪费掉，所以一般的OLED最多有25％的内部量子效率，虽通过利用所谓的三重态发光体(Triplet Emitter)，理论上可以将内部量子效率提高到 100％(M.A.Baldo等，Nature 1998，395，p151)，但在次过程中的S1→T1的转换将造成能量的浪费，同时由于三重态的蓑减寿命通常很长，在高亮度时，很高的三重态密度将不可避免的有三重态湮灭问题.(M.A.Baldo等，Nature 2000，403，p750)。而对于无机LEDs，包括QDLEDs，发光是由于能带之间的跃迁，其内部量子效率可达100％。相对有机发光体，基于无机材料的量子点有窄得多的发光谱线，因而能有更高的色彩饱和度及更丰富的色彩。但目前，典型的QDLED是有机无机复合的多层器件，如Alivisatos等报道的以PPV为HTL的QDLEDs(Nature 1994，370，p354)；Choi等报道的以PEDOT为HIL，TFB为HTL的QDLEDs(Nat.Photon.2009，3，p341)和(Nat.Photon.2011，5，p176)；Bulovic等报道的以AlQ₃为ETL，TPD为HTL的QDLED(Nature 2002，420，p800)。这类复合器件至少有两个问题：1)带入有机材料的脆弱性；2)量子点和邻近的有机层在能带上的巨大偏移，例如硒化镉量子点的HOMO大约是-6.6eV，LUMO大约-4.4eV，但通常用于OLED的功能有机材料的LUMO＞-3.0eV，HOMO＞-6.0eV。这么大的能带偏移，使得电子和空穴的注入变得困难。麻省理工学院的研究组报道一个新的QDLED(Nat.Photon.2008，2，p247)，NiO为HIL而ZnO:SnO₂为ETL，将量子点ZnCdSe单层膜夹在中间。其中NiO和ZnO:SnO₂真空蒸渡而成，但器件性能有待提高。

发明内容