QLED的制备方法与流程

文档序号:11136725
QLED的制备方法与制造工艺

本发明属于显示技术领域,尤其涉及一种QLED的制备方法。



背景技术:

无机纳米晶的量子点发光材料具有出射光颜色饱和、波长可调的优点,而光致、电致发光量子产率高,适合制备高性能显示器件。此外,从制备工艺角度看,量子点发光材料可以在非真空条件下采用旋涂、印刷、打印设备等溶液加工方式制备成膜。所以,以量子点薄膜制备的量子点发光二极管(QLED)成为下一代显示技术的有力竞争者。

通常的,QLED器件包括阳极,空穴注入、传输层,发光层,电子传输、注入层和阴极。根据电极1和电极2的相对位置,即背电极和顶电极,QLED的结构可以分为传统和反型器件两种。其中,空穴注入、传输层用于从外电路向发光层提供可迁移空穴,电子传输层用于提供可迁移电子。电子-空穴在量子点中形成激子,激子通过辐射复合输出光子,进而发光。

纳米氧化锌是QLED器件中普遍采用的电子传输、注入材料,其导带能级有利于电子从阴极到量子点的注入,而其较深的价带能级又可起到有效阻挡空穴的作用。但如何能进一步提高纳米氧化锌的光电特性,从而提高QLED的器件效率也是目前研究的一个重点。氧化锌纳米晶(量子点)的制备一般采用低温的溶胶-凝胶方法。由于量子点超高的比表面积,量子点同样会存在大量的表面缺陷态。这些缺陷一方面可以通过光学和元素分析的方法进行表征,另一方面表面缺陷是有效的激子发光淬灭机制。此外,合成过程中残留的有机物对界面之间的电学耦合有负面作用。电子传输、注入层的界面缺陷将直接影响QLED器件的发光性能及其稳定性。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种QLED的制备方法,以及按照该方法制备的QLED,旨在解决现有的QLED存在电子传输层界面缺陷,影响QLED器件的发光性能及其稳定性的问题。

本发明是这样实现的,一种QLED的制备方法,在电子传输层上沉积发光层之前,对所述电子传输层进行表面处理,包括以下步骤:将所述电子传输层进行氧气等离子体预处理或臭氧处理、以及紫外灯辐射处理,其中,所述紫外灯辐射处理的光子能量大于电子传输材料的有效能带隙。

以及,一种QLED,包括依次层叠设置的衬底、底电极、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层和顶电极,所述电子传输层为上述方法进行表面处理的电子传输层。

本发明提供的QLED的制备方法,通过对电子传输层表面进行富氧气氛并结合紫外光辐射的表面处理,有效去除电子传输材料如氧化锌纳米颗粒中部分缺陷态(如降低色心,比如氧空位浓度),减少传统电子传输层界面缺陷态,去除有机残留杂质,从而降低减少表面缺陷产生的激子发光淬灭效应,提高QLED器件特别是红、绿QLED器件的发光效率以及使用寿命。按本发明方法制备的QLED,具有较好的发光效率、器件稳定性,较长的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例提供的QLED的制备方法中,对电子传输层进行表面处理的示意图;

图2是本发明实施例提供的QLED结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。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。

结合图1,本发明实施例提供了一种QLED的制备方法,在电子传输层3上沉积发光层之前,对所述电子传输层3进行表面处理,包括以下步骤:将所述电子传输层3进行氧气等离子体预处理或臭氧处理、以及紫外灯辐射处理,其中,所述紫外灯辐射处理的光子能量大于电子传输材料的有效能带隙。

鉴于传统的QLED中,电子传输材料存在部分缺陷态,进而在电子传输层3和发光层之间形成界面缺陷,直接影响QLED器件的发光性能及其稳定性。有鉴于此,本发明实施例通过对电子传输层3表面进行富氧气氛并结合紫外光辐射的表面处理,有效去除电子传输材料如氧化锌纳米颗粒中部分缺陷态(如降低色心,比如氧空位浓度),减少传统电子传输层3界面缺陷态(减少电子传输层3-发光层界面的缺陷浓度),去除有机残留杂质,从而降低减少表面缺陷产生的激子发光淬灭效应,进而提高QLED器件的发光效率和寿命。

具体的,所述氧气等离子体预处理或臭氧处理、结合紫外灯辐射处理,不仅可以减少表面缺陷的浓度,而且紫外辐射光可以大量激发自由电子,这些自由电子会填充能带隙中的缺陷能态使其失活,降低淬灭效应。此外,溶胶凝胶法合成的电子传输材料如纳米氧化锌胶体中通常含有有机物残留,成膜后有机物残留通常在电子传输层3上表面含有较高含量。通过氧气等离子体预处理或臭氧处理与紫外光辐射可以有效去除电子传输层3表面的有机物残留,提高电子传输层3和发光层之间的电学耦合。

但是值得注意的是,本发明实施例所述紫外灯辐射处理的光子能量大于电子传输材料的有效能带隙,才能保证上述效果的实现,具体光子能量因电子传输材料而异。优选的,所述紫外灯辐射处理的波长≤300nm。

本发明实施例中,所述表面处理可以通过多种方式实现。其中,当采用氧气等离子体预处理,需要提供真空环境来提高氧气等离子体的纯度,进而达到较好的等离子体预处理效果。

作为一个优选实施例,所述表面处理为真空条件下的氧气等离子体预处理和紫外灯辐射处理,且所述氧气等离子体预处理和紫外灯辐射处理同时进行,处理时间30-300s,其中,所述氧气等离子体预处理的溅射功率为25-250mw/cm2,氧气流量为5-1000sccm;所述紫外灯辐射处理的功率密度≥100mw/cm2

本发明实施例中,在所述电子传输层3表面进行等离子化,所述氧气等离子体预处理的溅射功率不宜过高或过低,若溅射功率过低,则不能有效实现等离子化,若溅射功率过高,则容易刻蚀电子传输材料,使其性能发生变化,造成电子传输材料的损坏。在上述溅射功率前提下,同样的,所述氧气流量不易过高或过低,若氧气流量过低则等离子化的阳离子浓度过低,表面处理效果有限;若氧气流量过高,则氧气得不到充分的等离子化,由于等离子化在电子传输层3表面直接发生,因此,未等离子化的部分氧仍然会以氧分子的形式存在电子传输层3表面,进而影响表面处理效果。所述紫外灯辐射处理时,当功率密度≥100mw/cm2时,所述电子传输层3才能吸收足够的紫外能量,进而激发大量的自由电子来填充带隙中的缺陷能态,并使其失活。

进一步优选的,所述表面处理在设置有磁控管的预清洗设备中进行。该设备有助于所述氧气等离子体预处理和紫外灯辐射处理的同时进行,提高了表面处理效率。

作为一个优选实施例,所述表面处理为真空条件下的氧气等离子体预处理和紫外灯辐射处理,其中,所述氧气等离子体预处理在设置有单独氧离子发生装置的表面处理设备中进行,所述单独氧离子发生装置的通电线圈功率为10-200W,溅射功率为25-250mw/cm2,氧气流量为5-200sccm,处理时间15-150s;所述紫外灯辐射处理的功率密度≥100mw/cm2

本发明实施例中,通过先将氧等离子化后再输送到电子传输层3表面进行氧气等离子体预处理,其中,所述单独氧离子发生装置的通电线圈用于将氧等离子化,所述通电线圈的功率为10-200W,既能保证良好的等离子化效果,又能有效减少能耗。本发明实施例所述氧气等离子体预处理的溅射功率可低于上述实施例的溅射功率,并获得较好的等离子化效果。在上述溅射功率前提下,所述氧气流量不易过高或过低,若氧气流量过低则等离子化的阳离子浓度过低,表面处理效果有限;若氧气流量过高,即便进行等离子化处理的行程相对较长,但氧气仍有可能得不到充分的等离子化,部分氧仍然会以氧分子的形式传输到电子传输层3表面,进而影响表面处理效果。所述紫外灯辐射处理时,当功率密度≥100mw/cm2时,所述电子传输层3才能吸收足够的紫外能量,进而激发大量的自由电子来填充带隙中的缺陷能态,并使其失活。

作为又一个优选实施例,再不能满足真空氛围的条件下,所述表面处理为臭氧处理和紫外灯辐射处理。进一步的,所述表面处理在紫外-臭氧发生装置中进行。优选的,所述紫外-臭氧发生装置的功率≥100W,由此,所述电子传输层3才能吸收足够的紫外能量,进而激发大量的自由电子来填充带隙中的缺陷能态,并使其失活。

作为一个具体实施例,以100W的紫外臭氧发生装置和氧化锌电子传输层3为例,15min紫外-臭氧处理可以基本去除30nm厚的纳米氧化锌薄膜中波长中心在520nm左右、半峰宽50nm上的缺陷光致发光(证明纳米氧化锌的缺陷浓度可以通过紫外-臭氧处理被大大降低),从而提高光伏器件的转换效率。

本发明实施例所述电子传输材料包括但不限于过渡族氧化物、II-VI族半导体、钛酸盐,所述过渡族氧化物包括氧化锌、二氧化钛、五氧化二钽,其中,所述氧化锌包括氧化锌纳米晶(包括球形纳米晶(即量子点)、纳米棒)、非掺杂氧化锌、非掺杂氧化锌-有机纳米复合物;所述钛酸盐包括钛酸铋、钛酸钡。

本发明实施例所述电子传输层3的制备方法包括溶液旋涂、打印;真空条件下的磁共溅射等。本发明实施例其他层结构(包括衬底1、底电极2、发光层、空穴传输层、空穴注入层和顶电极)的制备,可以参照本领域常规方法实现。

以及,结合图2,本发明实施例还提供了一种QLED,包括依次层叠设置的衬底1、底电极2、电子传输层3、发光层4、空穴传输层5、空穴注入层6和顶电极7,所述电子传输层7为上述方法进行表面处理的电子传输层。

本发明实施例提供的QLED的制备方法,通过对电子传输层表面进行富氧气氛并结合紫外光辐射的表面处理,有效去除电子传输材料如氧化锌纳米颗粒中部分缺陷态(如降低色心,比如氧空位浓度),减少传统电子传输层界面缺陷态,去除有机残留杂质,从而降低减少表面缺陷产生的激子发光淬灭效应,提高QLED器件特别是红、绿QLED器件的发光效率以及使用寿命。按本发明实施例方法制备的QLED,具有较好的发光效率、器件稳定性,较长的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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