[发明专利]一种无机金属氧化物作为电子传输层的量子点发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种利用无机金属氧化物作为电子传输层的量子点发光二极管（QD-LEDs）器件。

 

背景技术

胶体量子点（QD）具有量子尺寸限制效应，通过改变量子点的尺寸，可以实现不同波长的窄带发光谱。由于量子点具有较高的荧光效率、良好的单色性以及其在整个可见光区域内发光波长可调控等优点，有潜力取代传统的有机或无机发光体成为下一代LED器件的核心部分。基于量子点的发光二极管（QD-LEDs）可以分为以量子点作为荧光粉的下转换器件和量子点直接作为有源发光层的电致发光器件。

量子点作为荧光粉的的下转换器件把来自衬底LED的部分高能光子转化为低能光子后混合产生白光发光，下转换器件一般用来制作白光发光器件，工艺比较复杂。量子点作为有源发光的电致发光器件则类似于有机电致发光器件（OLED），若利用单一尺寸的量子点作为有源发光层，则可以获得窄带发光谱器件。量子点以薄膜的形式夹在其他半导体薄膜（一般为有机半导体薄膜）传输层中形成三明治结构，电子和空穴直接注入或者在有机薄膜内形成激子随后转移到量子点层中进行辐射复合发光。

     为了实现商业应用的QD-LEDs，器件必须具有低的操作电压、高的发光效率和较好的稳定性。量子点作为有源发光层的电致发光器件所用的半导体材料一般为有机物半导体，然而有机物半导体的热稳定性不佳且暴露在氧气和水汽环境下性能容易退化，造成器件的稳定性差。为此，本发明采用无机金属氧化物替代有机电子传输层，提高了器件的稳定性，具有效率高、制作工艺简单、单色性好及开启电压低等特点。

 

发明内容

本发明涉及了一种利用无机金属氧化物作为空穴传输层的QD-LEDs器件，目的是提高QD-LEDs的稳定性，同时具有较高的效率、良好的单色性及低的开启电压等特点。

本发明的具体技术方案如下：

本发明是一种利用无机金属氧化物作为电子传输层的量子点发光二极管器件，器件包括：电子注入层，空穴注入层，无机电子传输层，有机空穴传输层以及量子点有源发光层，所述的器件是从下往上依次为空穴注入层、有机空穴传输层、量子点有源发光层、无机电子传输层、电子注入层的结构。

作为进一步的改进，本发明所述的器件的电能转移方法可以包括以下步骤中的一种，或者两种同时存在：

a、电子通过电子注入层经由无机电子传输层直接提供给所述的量子点有源发光层， 空穴通过空穴注入层，经由有机空穴传输层直接提供给所述的量子点有源发光层；

b、电子依次通过电子注入层、无机电子传输层和量子点有源发光层，空穴依次通过空穴注入层和有机空穴传输层，二者在有机空穴传输层靠近量子点有源发光层的界面处形成激子，再把激子的能量转移至所述的量子点有源发光层。

作为进一步的改进，本发明所述的量子点可以是II- IV族化合物半导体及其核壳结构，如CdS或CdSe或CdS/ZnS或CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS；还可以是III-V或IV-VI族化合物半导体及其核壳结构，如GaAs或InP和PbS/ZnS或PbSe/ZnS，量子点的尺寸为平均特征尺寸2~10nm。

作为进一步的改进，本发明所述的空穴注入层的材料可以是高功函数透明导电玻璃，如ITO或FTO或GZO，或ITO、FTO、GZO与PEDOT:PSS的组合。

作为进一步的改进，本发明所述的电子注入层的材料可以是Au或Ag或Al或In或Mg/Ag或Li/Al，所述的有机空穴传输层可以是激子能量大于所述量子点带隙E_QD的材料，如TPD或NPB或PTT或PPV。

作为进一步的改进，本发明所述的无机电子传输层为金属氧化物ZnSnO薄膜或InGaZnO 薄膜或AlZnO薄膜或InSnO薄膜，薄膜要求具有高电子迁移率（＞1.0 cm²V^-1s^-1）和低载流子浓度（＜10¹⁴ cm^-3）。

本发明公开了一种量子点发光二极管器件的制备方法，具体步骤如下：

a、提供清洗干净并做过处理的的透明导电玻璃作为空穴注入层；

b、 提供溶有有机空穴传输层的溶液，用旋涂的方法沉积到透明导电玻璃上；

c、提供溶有选定量子点的溶液，用旋涂的方法将量子点沉积到有机空穴传输层表面，形成量子点有源发光层；

d、利用溅射技术沉积无机电子传输层；

e、利用蒸发技术或溅射技术沉积电子注入层；