[发明专利]一种提高薄膜电致发光器件稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明属于电致发光器件领域，涉及到一种使用低成本的简易酸处理过程来改善薄膜电致发光器件的发光性能和发光稳定性的新方法。 

背景技术

无机量子点又称半导体纳米晶（quantum dot，QD）。它独具发光谱窄、颜色随尺寸可调、稳定性高等优点，可弥补有机发光二极管（OLED）中有机发光材料在光色上的各种缺陷，因此被应用在发光二极管领域充当发光层，从而衍生了量子点发光二极管（QD-LED）。量子点发光二极管（QD-LED）是继有机发光二极管（OLED）之后非常有发展潜力的下一代薄膜发光器件。在其发展过程中，开启电压、亮度、效率、寿命等参数一直是研究人员关注和着力提高的重点。由于器件中作为电荷传输层引入的有机物膜层对水、氧等非常敏感，从而造成器件整体（非封装情况下）在空气中的稳定性较差，导致未封装器件的发光性能在空气中衰减很快，这样在一定程度上提高了制造成本并限制了它在实际中的应用。对于量子点发光二极管，目前采用多种材料来形成多层膜结构来提高发光效率，不过大都采用导电聚合物聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为基本的缓冲层和空穴迁移层以改善器件性能。但是PEDOT:PSS本身为水溶液，虽有后续的退火处理过程，但其以水作为介质本身就表明其对水分子具有较高的亲和性，这样一来必然对相应器件在空气中的稳定性造成严重影响。由于PEDOT:PSS膜层中对电荷传输起作用的主要部分是具有高导电率的3,4-乙烯二氧噻吩（PEDOT）部分，而绝缘性的聚苯乙烯磺酸（PSS）是为了促使PEDOT溶于水以形成溶液从而简化薄膜的制备过程。因此，PSS的存在是导致PEDOT:PSS膜层易吸附水分子的主要原因。本发明的主要特点是针对PEDOT:PSS膜层易吸附水分子的缺点，对该层采取针对性的处理方法，从而有效提高量子点发光二极管的发光稳定性。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效，低成本，环保，可重复的PEDOT:PSS薄膜钝化方法，从而降低PEDOT:PSS膜层对水分子的亲和性，进而有效提高QD-LED器件在空气中的稳定性。 

本发明采用的技术方案如下： 

本发明使用一定浓度的酸对涂覆于ITO玻璃且经退火处理的PEDOT:PSS膜进行处理，然后经120~160℃的真空干燥箱处理约5~10分钟。干燥完毕后使用去离子水对膜进行漂洗（1~3次），最后经真空干燥箱再次处理约5~10分钟。得到硫酸处理的PEDOT:PSS薄膜，以此PEDOT:PSS薄膜为基底，再涂覆（或真空蒸镀）相应的空穴传输层（电子阻挡层）、半导体荧光纳米晶、电子传输层（空穴阻挡层）以及背电极就得到了空气稳定性较好的QD-LED发光器件。

    其中的酸可以为硫酸、硝酸、盐酸等无机酸，所使用的半导体纳米晶为II-VI族、III-V族及I-III-VI₂族等半导体纳米晶或核-壳结构半导体纳米晶，所使用的空穴及电子传输层可以为有机材料，也可以为无机材料。 

本发明相对于现有技术，有以下优点： 

本发明方法工序简单，重复性好，使用的溶剂易于获得且成本低廉；无需对发光器件的结构及组成材料进行任何更改即可有效降低器件的开启电压并显著提高QD-LED发光器件在空气中的稳定性，具有较高的应用价值。

附图说明

图1. 实施例1的基本器件的结构图以及实施例2含无机氧化锌（ZnO）纳米晶电子传输层的器件结构图（简称ZnO-LED） 

图2.（a）实施例1及实施例2中所有涉及器件的电致发光光谱和用于发光层的半导体量子点的荧光光谱对比。（b）无酸处理和酸处理的PEDOT:PSS薄膜在基本器件和ZnO-LED器件中的开启电压对比。

图3. 通过多次测试实施例1中的经酸处理PEDOT:PSS薄膜的器件和未经酸处理PEDOT:PSS薄膜的器件的电流密度-电压（J-V）和亮度-电压（B-V）曲线的结果对比。（a）无酸处理的器件的电流密度的空气稳定性；（b）酸处理的器件的电流密度的空气稳定性；（c）无酸处理的器件在空气中放置1天的亮度稳定性；（d）酸处理的器件在空气中放置18天内的亮度稳定性。