[发明专利]一种QLED器件

说明书

本发明公开一种QLED器件，所述QLED器件包括量子点发光层，所述量子点发光层采用量子点制备而成，所述量子点包括量子点核，包覆所述量子点核的金属层，包覆所述金属层的半导体壳层，其中，所述金属层中的金属元素选自Zn、Hg、Al、Ga和In中的一种或多种。相较于现有技术，本发明所述量子点作为发光层材料的QLED器件能够实现：1)高器件效率、2)高效电荷注入、3)高发光亮度、4)低驱动电压等优异器件性能。同时，本发明所述量子点能够充分满足并配合器件中其他功能层的能级结构，以实现器件整体能级结构的匹配，从而有助于实现高效稳定的半导体器件。

技术领域

本发明涉及量子点发光二极管技术领域，尤其涉及一种QLED器件。

背景技术

量子点是一种在三个维度尺寸上均被限制在纳米数量级的特殊材料，这种显著的量子限域效应使得量子点具有了诸多独特的纳米性质：发射波长连续可调、发光波长窄、吸收光谱宽、发光强度高、荧光寿命长以及生物相容性好等。这些特点使得量子点在生物标记、平板显示、固态照明、光伏太阳能等领域均具有广泛的应用前景。

量子点的尺寸通常在20纳米以下，因此量子点材料的比表面积非常大，量子点的表面特性和性质对于量子点的性能影响非常显著。量子点表面存在着大量的悬挂键(dangling bonds)，这些悬挂键中一部分连接着反应过程中所加入的有机配体(例如有机胺类、有机羧酸类、有机膦、硫醇等)，另一部分则暴露于外界环境，容易与外界环境发生反应，同时暴露的悬挂键会在能带隙中形成缺陷态和缺陷能级，这也是造成非辐射跃迁损失并导致量子点发光效率降低的重要原因。因此需要尽可能地消除量子点表面暴露的悬挂键。通常有两种方法来消除量子点表面暴露的悬挂键从而有效钝化量子点：一是通过在暴露的悬挂键上连接有机配体；二是通过在暴露的悬挂键外继续生长无机外壳层。因此制备具有核壳结构的量子点已经成为实现量子点优异光学性能所普遍采用的方案。

当前用于光电领域的半导体胶体量子点大多是通过金属有机物热分解合成法来制备的。在这种方法中，阴离子的前驱体和阳离子前驱体的反应体系在高温下达到反应物的瞬间过饱和，从而发生短时间内的成核反应和后续的生长反应，最终形成具有良好尺寸单分布性的量子点。

在光电领域的半导体量子点材料体系中，无镉量子点由于不仅具有量子点优异的发光特性且同时不含重金属镉(Cd)具有环保绿色的特点而越来越受到关注。但在发光效率和发光纯度(即发光峰宽度)等光电应用非常重要的指标比较中，无镉量子点的性能还是会显著落后于经典的含镉量子点体系(如CdSe)。无镉量子点的制备目前普遍采用的同样是与含镉量子点类似的金属有机物热分解热注入法，在量子点结构设计上也同样采用核壳结构来提高无镉量子点的发光效率和材料稳定性。但是由于无镉量子点核、制备所使用的前驱体种类和活性等方面与含镉量子点所存在的差异，使得无镉量子点在核壳结构体系的形成中要想实现更少晶体缺陷、更均匀尺寸分布等要求会变得更加困难，这也是造成目前无镉量子点的性能要大大落后于含镉量子点体系的主要原因。

已有技术已经针对上述问题对无镉量子点的核壳结构设计和制备方法进行了优化。在专利US8,247,073B2中公开了一种具有非半导体缓冲壳层的无镉量子点核壳结构，即在无镉量子点的内核和外壳之间插入了一层非半导体的硫族元素缓冲中间壳层，可以改善无镉量子点的发光性能。但在该公开专利的实施例效果中绿色无镉量子点的发光量子产率仍均低于50％，发光峰宽在40-50纳米之间，相比于含镉量子点体系(绿色含镉量子点量子产率一般在70％以上)仍有一定差距。

无镉量子点与含镉量子点这种发光效率上的差距就体现在基于这两类量子点的发光二极管器件(QLED)性能的差异，目前基于含镉量子点的红绿蓝三基色QLED器件效率均已超过10％，并且接近或者已经达到20％的理论极限值；而基于无镉量子点的QLED器件效率要远远低于含镉量子点QLED器件，最高报道效率为绿色无镉QLED器件所达到的3％的效率，红色无镉QLED器件效率仅为2％，而蓝色无镉QLED器件还未有报道。这主要是由于无镉量子点在自身发光性能上还远低于经典含镉量子点造成的。