一种BZO玻璃及制备方法、QLED器件及制备方法与流程

文档序号:15454526发布日期:2018-09-15 00:45阅读:350来源:国知局

本发明涉及发光二极管技术领域,尤其涉及一种bzo玻璃及制备方法、qled器件及制备方法。



背景技术:

由于波导效应的损失,大部分光只能在qled器件的内部传播,被吸收掉,传统led器件外量子效率保持在20%。近来,出现很多针对qled器件内部和外部结构的改进技术,用来提升qled器件的出光效率,如散射介质、微观镜列、纳米洞、纳米结构等。

目前,为了提升qled器件的出光效率,有报道采用bzo(硼掺杂zno)玻璃取代传统的ito玻璃,其优点是:1)、bzo有着微观纳米陷光结构,如图1所示,可提高器件出光效率;2)、bzo玻璃相比ito玻璃,成本更低;3)、ito薄膜需要用到稀有金属in,in在地球含量少,开发困难,而bzo中元素含量丰富,容易制备,环保,利于可持续发展。另外,采用lpcvd沉积法可批量生产大面积bzo玻璃。沉积的bzo薄膜表面呈现微观纳米陷光结构,但是会出现很多尖刺,在后续沉积薄膜会带来如下不利影响:1)、沉积的薄膜厚度均匀性差,尤其是纳米级别的薄层;2)、容易导致尖刺部分无膜,刺穿多层薄层,可能引起前后电极导通造成短路;3)、尖刺位置与相邻薄层界面形成缺陷,俘获载流子,降低器件光电性能。

因此,现有技术还有待于改进和发展。



技术实现要素:

鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种bzo玻璃及制备方法、qled器件及制备方法,旨在解决现有方法制备的bzo薄膜表面会出现很多尖刺,致使后续薄膜厚度的均匀性差,尖刺刺穿薄层造成短路,尖刺与相邻薄层界面形成缺陷,俘获载流子,降低qled器件光电性能的问题。

本发明的技术方案如下:

一种bzo玻璃的制备方法,其中,包括:

步骤a、制作bzo玻璃;

步骤b、采用酸溶液对bzo玻璃中的bzo薄膜进行腐蚀;

步骤c、对经步骤b处理后的bzo玻璃进行切割,得到所需尺寸的bzo玻璃。

所述的bzo玻璃的制备方法,其中,所述步骤a中,所述制作bzo玻璃的方法包括步骤:以乙二基锌、水和硼烷为气源前驱物,采用化学气相沉积法在备好的玻璃上沉积bzo薄膜,得到bzo玻璃。

所述的bzo玻璃的制备方法,其中,所述制作bzo玻璃之前,还包括步骤:对玻璃进行清洗,并将清洗后的玻璃进行烘干;所述对玻璃进行清洗,并将清洗后的玻璃进行烘干的方法具体包括:加入水溶液清洗剂喷淋在玻璃上、下表面,经过毛刷刷洗后,进入喷淋超纯水中冲洗玻璃表面的残液,最后经过70~90℃风刀室将其烘干。

所述的bzo玻璃的制备方法,其中,在lpcvd设备中沉积所述bzo薄膜,所述制作bzo玻璃的方法具体包括:

步骤a1、将清洗干净的玻璃在lpcvd设备的加热腔加热到150~200℃后,传送到lpcvd设备的反应腔内;

步骤a2、然后将乙二基锌、水和硼烷均以气态形式通入上述反应腔;

步骤a3、调节反应腔的压力为3×10-3-7×10-3mbar,水/乙二基锌的流量比为0.5-5,乙二基锌/硼烷的流量比为2-6,沉积的时间为100-500s,使乙二基锌、水和硼烷在玻璃上反应,生成bzo薄膜,得到bzo玻璃。

所述的bzo玻璃的制备方法,其中,所述步骤b中,所述酸溶液为hcl溶液。

所述的bzo玻璃的制备方法,其中,所述hcl溶液的体积浓度为0.5%-5%,所述hcl溶液的温度为20-60℃。

所述的bzo玻璃的制备方法,其中,所述步骤b中,腐蚀的时间为10-40s。

一种bzo玻璃,其中,采用如上任一所述的bzo玻璃的制备方法制备而成。

一种qled器件的制备方法,其中,包括步骤:

在如上所述的bzo玻璃上依次制备空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层和电子传输层;

最后在电子传输层上制备背电极,得到qled器件。

一种qled器件,其中,所述qled器件采用如上所述的qled器件的制备方法制备而成;

所述qled器件依次包括bzo玻璃、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和背电极。

有益效果:本发明采用化学气相沉积法沉积好自身具有微观纳米陷光结构的bzo薄膜后,采用酸溶液对bzo薄膜进行腐蚀,以缓和薄膜表面尖刺,从而提高后续薄膜厚度的均匀性,改善尖刺刺穿薄层造成短路的问题,减少尖刺与相邻薄层界面引起的缺陷,减少载流子俘获中心,达到提高qled器件光电性能的目的。

附图说明

图1为现有bzo薄膜的扫描电镜图。

图2为本发明制备的bzo玻璃经稀hcl溶液腐蚀后的bzo玻璃的结构示意图。

图3为本发明一种量子点发光二极管较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种bzo玻璃及制备方法、qled器件及制备方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明的一种bzo玻璃的制备方法较佳实施例,其包括步骤:

步骤a、制作bzo玻璃;

所述步骤a中,所述制作bzo玻璃的方法包括步骤:以乙二基锌、水和硼烷为气源前驱物,采用化学气相沉积法在备好的玻璃上沉积bzo薄膜,得到bzo玻璃。

所述步骤a之前,还包括步骤:对玻璃进行清洗,并将清洗后的玻璃进行烘干。本发明对玻璃进行清洗处理,可确保后续沉积的bzo薄膜厚度均匀。进一步地,所述对玻璃进行清洗,并将清洗后的玻璃进行烘干的方法具体包括:加入水溶液清洗剂喷淋在玻璃上、下表面,经过毛刷刷洗后,进入高压超纯水中冲洗玻璃表面的残液,最后经过70~90℃(如80℃)风刀室将其烘干。

本发明玻璃经上述清洗并烘干处理后,送入lpcvd设备中,在lpcvd设备中在清洗干净的玻璃上沉积所述bzo薄膜,所述步骤a具体包括:

步骤a1、将清洗干净的玻璃在lpcvd设备的加热腔加热到150~200℃(如155℃)后,传送到lpcvd设备的反应腔内;

步骤a2、然后将乙二基锌(dez)、水(h2o)和硼烷(b2h6)均以气态形式通入上述反应腔;

本发明以乙二基锌(dez)、水(h2o)和硼烷(b2h6)为气源前驱物,而dez和h2o常温常压下是以液态形式存在,因此本发明需用60-90℃的水浴,并通以氩气鼓泡,使其以气态形式携带进入反应室。但是气态的dez和h2o遇冷容易凝结,堵塞气路,因此还需对气路做好保温措施。

步骤a3、调节反应腔的压力为3×10-3-7×10-3mbar,水/乙二基锌的流量比为0.5-5,乙二基锌/硼烷的流量比为2-6,沉积的时间为100-500s,使乙二基锌、水和硼烷在玻璃上反应,生成bzo薄膜,得到bzo玻璃。

所述步骤a3中,反应流程为:dez、h2o被氩气带入加热玻璃表面和b2h6气体一起反应生成bzo薄膜,其反应式为:zn(c2h5)2+h2o→zno+2c2h6,由于b2h6分子活性较强,在较低的反应温度下,会分解形成b3+离子键,b3+离子键进入zno,从而形成掺b的zno薄膜。掺杂的b通常是经氢稀释为2%的b2h6,氢气不仅作为载气,还起到布气作用(布置气体是将腔室气体成分布置均匀)。

本发明采用低压化学气相沉积法,以乙二基锌、水和硼烷为气源前驱物,制备bzo玻璃。本发明制备得到的bzo玻璃,其厚度范围为800-2000nm,方块电阻为10-60ω/口,雾度范围10%-50%。bzo薄膜在波长400nm-1100nm之间,平均透过率基本大于85%。

步骤b、采用酸溶液对bzo玻璃中的bzo薄膜进行腐蚀;

所述步骤b具体为,采用酸溶液,优选的酸溶液为稀hcl溶液,对bzo玻璃中的bzo薄膜进行腐蚀,见图2。需说明的是,本发明所述酸溶液不限于稀hcl溶液,还可以为稀hno3溶液等酸溶液。

优选地,所述hcl溶液的体积浓度为0.5%-5%,所述hcl溶液的温度为20-60℃,腐蚀的时间为10-40s。

本发明采用化学气相沉积法沉积好自身具有微观纳米陷光结构的bzo薄膜后,采用酸溶液,如稀hcl溶液腐蚀bzo薄膜表面,以缓和薄膜表面尖刺,从而提高后续薄膜厚度的均匀性,改善尖刺刺穿薄层造成短路的问题,减少尖刺与相邻薄层界面引起的缺陷,减少载流子俘获中心,进而达到提高qled器件光电性能的目的。另外,本发明制备方法简单有效,成本低,便于产业化生产。

步骤c、对经步骤b处理后的bzo玻璃进行切割,得到所需尺寸的bzo玻璃。

本发明提供一种bzo玻璃,其中,采用如上任一所述的bzo玻璃的制备方法制备而成。

本发明的一种qled器件的制备方法较佳实施例,其包括:

在如上所述的bzo玻璃上依次制备空穴注入层(hil)、空穴传输层(htl)、量子点发光层(qd)和电子传输层(etl);

最后在电子传输层上制备背电极,得到qled器件。

优选地,所述空穴传输层可以为但不限于nio、cuo、cus中的任意一种;所述空穴传输层还可以为tfb、pvk、poly-tpd、tcta、cbp等或者为其任意组合;优选的所述空穴传输层为tfb,该层的厚度约为35nm,制备空穴传输层过程中选择150℃下退火30min。

本发明所述量子点发光层的材料可以为常见的红光量子点、绿光量子点、蓝光量子点和黄光量子点以及红外光量子点和紫外光量子点中的至少一种。优选地,所述量子点发光层的厚度为20nm。

在量子点发光层上制备电子传输层;

优选地,所述电子传输层可以为常见的氧电子传输性能的n型zno、tio2,亦可以是低功函数的ca,ba等金属,还可以是zro2、csf、lif、csco3和alq3等化合物材料或者为其它高性能的电子传输材料。优选的该层为zno,制备电子传输层过程中,选择80℃下退火15min。优选地,所述电子传输层的厚度约为30nm。

在电子传输层上制备背电极,得到qled器件。

本发明所述背电极可以为ag、al、cu、au以及合金电极,该层的厚度优选为100nm。

本发明空穴注入层、空穴传输层和电子传输层可通过打印、旋涂及喷涂等溶液法或者真空蒸镀、溅射及化学气相沉积等真空方法制备。量子点发光层可通过旋涂、打印及喷涂等方法实现。背电极则可以用化学气相沉积(cvd)、磁控溅射、溶胶-凝胶法等实现。

本发明在qled器件制备中,采用bzo玻璃取代传统的ito玻璃,其优点是:具有微观纳米陷光结构的bzo薄膜,可提高器件出光效率;bzo玻璃相比ito玻璃,更环保无污染,更适合可持续发展;bzo玻璃相比ito玻璃,成本更低;ito薄膜需要用到稀有金属in,in在地球含量少,开发困难,而bzo中元素含量丰富,容易制备,环保利于可持续发展。

本发明的一种qled器件较佳实施例,其中,所述qled器件采用如上所述的qled器件的制备方法制备而成。结合图3所示,所述qled器件依次包括bzo玻璃(即玻璃1和玻璃1上沉积的bzo薄膜2)、空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层5、电子传输层6和背电极7。

下面通过实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

采用面积1.1m×1.3m×3mm的玻璃衬底,加入水溶液清洗剂喷淋在玻璃上下表面,经过毛刷刷洗后,进入高压喷淋超纯水冲洗玻璃表面的残液,最后经过80℃风刀室将其吹干,送人lpcvd工序。

清洗干净的玻璃在加热腔快速加热到155℃,传送到lpcvd反应腔,调节工艺压力为5×10-3mbar,h2o/dez流量比为1.1,dez/b2h6流量比为3,dez流量为480sccm,h2o流量528sccm,b2h6流量为160sccm,沉积时间300s。bzo薄膜厚度为1820nm,方块电阻在16ω/□左右,雾度为25%。沉积完成送到装有稀hcl溶液腐蚀,稀hcl溶液体积浓度为0.5%,溶液温度为40℃,腐蚀时间为30s,然后用清水冲干净,转到沉积腔室进行冷却,接着对玻璃进行切割,切割成所需尺寸的bzo玻璃。采用旋涂法在bzo玻璃上依次沉积空穴注入层,空穴传输层,量子点发光层和电子传输层,最后采用真空蒸镀al电极,从而完成qled器件的制备。

实施例2

采用面积1.1m×1.3m×3mm的玻璃衬底,加入水溶液清洗剂喷淋在玻璃上下表面,经过毛刷刷洗后,进入高压喷淋超纯水冲洗玻璃表面的残液,最后经过80℃风刀室将其吹干,送人lpcvd工序。

清洗干净的玻璃在加热腔快速加热到155℃,传送到lpcvd反应腔,调节工艺压力为5×10-3mbar,h2o/dez流量比为1.1,dez/b2h6流量比为3,dez流量为480sccm,h2o流量528sccm,b2h6流量为160sccm,沉积时间300s。bzo薄膜厚度为1820nm,方块电阻在16ω/□左右,雾度为25%。沉积完成送到装有稀hcl溶液腐蚀,稀hcl溶液体积浓度为2%,溶液温度为40℃,腐蚀时间为30s,然后用清水冲干净,转到沉积腔室进行冷却,接着对玻璃进行切割,切割成所需尺寸的bzo玻璃。采用旋涂法在bzo玻璃上依次沉积空穴注入层,空穴传输层,量子点发光层和电子传输层,最后采用真空蒸镀al电极,从而完成qled器件的制备。

实施例3

采用面积1.1m×1.3m×3mm的玻璃衬底,加入水溶液清洗剂喷淋在玻璃上下表面,经过毛刷刷洗后,进入高压喷淋超纯水冲洗玻璃表面的残液,最后经过80℃风刀室将其吹干,送人lpcvd工序。

清洗干净的玻璃在加热腔快速加热到155℃,传送到lpcvd反应腔,调节工艺压力为5×10-3mbar,h2o/dez流量比为1.1,dez/b2h6流量比为3,dez流量为480sccm,h2o流量528sccm,b2h6流量为160sccm,沉积时间300s。bzo薄膜厚度为1820nm,方块电阻在16ω/□左右,雾度为25%。沉积完成送到装有稀hcl溶液腐蚀,稀hcl溶液体积浓度为5%,溶液温度为40℃,腐蚀时间为30s,然后用清水冲干净,转到沉积腔室进行冷却,接着对玻璃进行切割,切割成所需尺寸的bzo玻璃。采用旋涂法在bzo玻璃上依次沉积空穴注入层,空穴传输层,量子点发光层和电子传输层,最后采用真空蒸镀al电极,从而完成qled器件的制备。

综上所述,本发明提供的一种bzo玻璃及制备方法、qled器件及制备方法,本发明采用化学气相沉积法沉积好自身具有微观纳米陷光结构的bzo薄膜后,采用酸溶液,如稀hcl溶液腐蚀bzo薄膜表面,以缓和薄膜表面尖刺,从而提高后续薄膜厚度的均匀性,改善尖刺刺穿薄层造成短路的问题,减少尖刺与相邻薄层界面引起的缺陷,减少载流子俘获中心,进而达到提高qled器件光电性能的目的。另外,本发明制备方法简单有效,成本低,便于产业化生产。

应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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