[发明专利]复合空穴传输层、LED器件结构、应用和制备方法

说明书

本发明公开了一种具有多层周期掺杂结构的复合空穴传输层、LED器件结构、应用和制备方法，本发明通过在量子点发光器件的空穴有机传输层中掺入金属氧化物材料，并制备出以此掺杂有机层为结构单元的具有多层周期掺杂的空穴传输层（Hole Transport Layer,HTL），显著地提高了器件的空穴注入能力，从而改善了器件中载流子的注入平衡。同时系统地研究了金属氧化物掺杂材料在空穴传输层的掺杂比例对器件发光性能的影响。该结构不局限于量子点LED，其器件结构可移植到其他类型光电器件。

技术领域

本发明涉及一种半导体发光器件的功能层、器件、应用和制备方法，特别是涉及一种复合掺杂空穴传输层、LED器件结构、应用和制备方法，应用于LED器件技术领域。

背景技术

无机新型量子点发光材料，具有发光光谱连续可调，半峰宽窄，色纯度高，低成本，高稳定性等优点，其量子点电致发光器件有着广阔的发展前景，但是对于之前所报道的量子点器件结构，由于其空穴相对于电子注入势垒比较大，导致载流子注入不平衡，以及电子漏电流会对QDs产生荧光淬灭等原因致使其器件开启电压、荧光效率都存在提升空间。现有LED器件由于量子点自身功函数所限而导致载流子注入不平衡问题，这成为亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种具有多层周期掺杂结构的复合空穴传输层、LED器件结构、应用和制备方法，能够提升空穴注入能力，改善载流子注入平衡，本发明采用一种周期掺杂空穴传输层(HTL)的新型LED器件结构，有效改善器件中载流子注入不平衡的问题。该器件由ITO作为阴极，氧化锌作为电子传输层、量子点作发光层，着重采用热蒸镀法蒸镀金属氧化物掺作空穴注入层(HoleInjection Layer,HIL)掺杂有机空穴传输层(HTL)构成P型掺杂即提升空穴浓度，同时形成混合半导体异质节缩短空穴传输路径，进而有效地改善空穴注入能力，创造出以此金属氧化物掺杂有机空穴传输层为结构单元具有周期序列的多层空穴传输单元层结构。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有多层周期掺杂结构的复合空穴传输层，复合空穴传输层具有多层复合结构，复合空穴传输层以无机材料作为掺杂材料，复合空穴传输层由N层掺杂有机层状结构单元依次层叠而成，N≥2，每层掺杂有机层状结构单元均由空穴传输层和掺杂材料层组成，使任意相邻的空穴传输层之间设置掺杂材料层，作为空穴注入层，形成以此掺杂材料层和空穴传输层组合为结构单元的具有N周期序列的2N层的复合空穴传输层结构，其中第一层空穴传输层和第一层空穴注入层组成第一掺杂有机层状结构单元，第二层空穴传输层和第二层空穴注入层组成第二掺杂有机层状结构单元，其它掺杂有机层状结构单元的结构以此类推。

作为本发明优选的技术方案，所述空穴有机传输层为有机材料层，所述空穴有机传输层由CBP、NPB、Spiro-2NPB、TCTA、TAPC和TPD中任意一种有机小分子材料或任意几种混合的有机小分子材料制成；所述掺杂材料层为金属氧化物材料层，所述掺杂材料层由MoO₃、WO₃、NiO、Cu₂O、ReO₃和V₂O₅中任意一种金属氧化物或任意几种混合金属氧化物制成。

作为本发明优选的技术方案，在复合空穴传输层中，所述掺杂材料与空穴传输层材料的掺杂质量百分比范围为0.1～10.0wt％。所述掺杂材料与空穴传输层材料的掺杂质量百分比范围进一步优选为1.0～5.0wt％。所述掺杂材料与空穴传输层材料的掺杂质量百分比范围更进一步优选为1.3～2.0wt％。

作为本发明优选的技术方案，在复合空穴传输层中，2≤N≤10。

作为本发明最佳的技术方案，在复合空穴传输层中，所述掺杂材料与空穴传输层材料的最优掺杂质量百分比范围为1.5wt％，最佳掺杂层数N＝3，即复合空穴传输层由3层掺杂有机层状结构单元依次层叠而成，此时QLED器件性能最优。