[发明专利]基于全量子点的光电子器件

说明书

提供了一种包括电子传输层(2)、活性层(3)和空穴传输层(4)的光电子器件(1)。电子传输层、活性层和空穴传输层中的每一层包括量子点。

技术领域

本公开涉及光电子器件(optoelectronic device)，并且更具体地涉及红外光电子器件。

背景技术

也被称为电致发光器件的光电子器件包括二极管(诸如发光二极管(LED)或光电二极管)。这种LED和光电二极管，具体地是红外LED(IR-LED)和红外(IR)光电二极管，被用在通信和感测技术中。例如，IR LED可以被集成到用于3D手势识别的汽车部件或通信应用中。

LED和光电二极管二者是具有基本上相似结构的半导体二极管。因此，在下文中，当提到“LED”时，这也应该包括光电二极管。LED基本上包括三层，即，电子传输层(ETL)和空穴传输层(HTL)，其间夹有活性层(AL)。ETL和HTL也被称为电荷传输层(CTL)。活性层是发光层。

光电子器件的一个重要方面是它们的效率，例如，LED将电转换为光的效率或光电二极管将光转换为电的效率。LED的效率可以通过其外部量子效率(EQE)来指示。LED的EQE是从LED发射的光子数量与通过器件的电子数量之比。现有技术中已经有不同的做法来改善光电子器件的效率。

具体而言，胶体量子点(colloidal quantum dot，CQD)是用于创造新一代光电子器件(尤其是LED)的最有希望的候选之一。到目前为止，大多数基于CQD的LED包括夹在使用不同有机或无机材料的两个载流子传输层(即，电子传输层ETL和空穴传输层HTL)之间的CQD发射(即，有源)层。用于组装空穴传输层和电子传输层的材料的选择是共轭小分子和聚合物，特别是无机材料。诸如金属氧化物和氮化物薄膜之类的无机材料可以作为电荷传输层(CTL)被集成到LED中，以改进器件稳定性和电荷注入。但是，迄今为止，上述全无机器件的性能已经由于金属氧化物层对活性CQD的淬灭以及来自两种类型CTL的不平衡电荷注入而严重降级。而且，制造常常需要复杂的基础设施和高温处理，从而降低了CQD处理的可制造性益处。

近来，将小直径金属氧化物和量子点纳米颗粒结合到CQD固体中并用作CTL材料。通过将基于CQD的HTL与平面钙钛矿光伏电池相结合证明了诸如CTL带隙(bandgap)的可调谐性和高电荷载流子迁移率之类的优点(参见Hu，L.；Wang，W.；Liu，H.；Peng，J.；Cao，H.；Shao，G.；Xia，Z.；Ma，W.；Tang，J.，PbScolloidal quantum dots as an effective holetransporter for planar heteroj unction perovskite solar cells.Journal ofMaterials Chemistry A 2015，3515)。

发明内容

目前，仍然期望提供具有增强的效率的光电子器件。例如，本申请的发明人已经认识到，期望提供一种光电子器件，其特性可以被调整(adapt)以使得在所关心的光谱中(例如，在IR光谱中)发射光的效率(在例如LED的情况下)被优化。

因此，根据本公开的实施例，提供了一种包括电子传输层、活性层和空穴传输层的光电子器件。电子传输层、活性层和空穴传输层中的每一层包括量子点。

因此，电子传输层、活性层和空穴传输层可以通过量子点而被获得，具体地通过为电子传输层、活性层和空穴传输层中的每一层提供至少一层量子点而被获得。

换句话说，电子传输层、活性层和空穴传输层中的每一层是基于量子点的或者可以由量子点组成。

因此，可以在电子传输层和活性层之间以及在空穴传输层和活性层之间提供量子点：量子点异质结。