本发明属于平板显示技术领域,尤其涉及一种QLED器件及其制备方法。
背景技术:
半导体量子点具有尺寸可调谐的光电子性质,被广泛应用于发光二极管、太阳能电池和生物荧光标记领域。经过二十多年的发展,量子点合成技术取得了显著的成绩,可以合成得到各种高质量的量子点纳米材料,其光致发光效率可以达到85%以上。由于量子点具有尺寸可调节的发光、发光线宽窄、光致发光效率高和热稳定性等特点,以量子点为发光层的量子点发光二极管(QLED)成为极具潜力的下一代显示和固态照明光源。量子点发光二极管因具备高亮度、低功耗、广色域、易加工等诸多优点,近年来在照明和显示领域获得了广泛的关注与研究。经过多年的发展,QLED技术获得了巨大的发展。从公开报道的文献资料来看,目前最高的红色和绿色QLED的外量子效率已经超过或者接近20%,表明红绿QLED的内量子效率实际上已经接近100%的极限。然而,作为高性能全彩显示不可或缺的蓝色QLED,目前不论是在电光转换效率、还是在使用寿命上,都远低于红绿QLED,从而限制了QLED在全彩显示方面的应用。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种QLED及其制备方法,旨在解决现有全彩显示QLED中,由于器件、特别是蓝色QLED电光转换效率不佳,影响全彩显示QLED器件效率的问题。
本发明是这样实现的,一种QLED器件,包括依次层叠设置的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极,所述空穴注入层由经卤氢酸处理的空穴注入材料制成,所述空穴注入材料为氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合物。
以及,一种QLED的制备方法,包括以下步骤:
配置氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液,并提供图案化的阳极基板;
在所述阳极基板上沉积所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液,制备空穴注入预制层;在加热条件下,在所述空穴注入预制层上滴加氢卤酸溶液,并铺满所述空穴注入预制层,经干燥处理得到空穴注入层;
在所述空穴注入层上依次沉积空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极。
本发明提供的QLED器件,以氧化石墨烯(GO)与PEDOT(3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物):PSS(聚苯乙烯磺酸钠)的混合物(简写为GO:PEDOT:PSS)作为空穴注入材料,且对所述空穴注入材料进行卤氢酸处理制备空穴注入层。经过所述卤氢酸处理,质子和X-离子渗透浸入GO:PEDOT:PSS层,导致所述PEDOT:PSS相分离,从而形成很多激子传输通道,进而大幅度提高QLED器件的电导率,特别是蓝色QLED的电光转换效率明显提高。
本发明提供的QLED器件的制备方法,只需将氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液沉积在阳极基板上后,滴加氢卤酸溶液即可制备得到空穴注入层。各功能层均可以采用溶液法制备获得,方法操作简单,成熟可控,易于实现产业化。
附图说明
图1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器件,包括依次层叠设置的基板1、阳极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和阴极7,所述空穴注入层3由经卤氢酸处理的空穴注入材料制成,所述空穴注入材料为氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合物。
本发明实施例采用氢卤酸处理的GO:PEDOT:PSS制备空穴注入层3,使得PEDOT:PSS相分离,形成很多激子传输通道,从而有效提高QLED器件的电导率,特别是蓝光QLED器件的电导率。其中,所述氢卤酸包括但不限于HI,且优选为HI。优选的,所述氧化石墨烯为氧化石墨烯纳米片。所述氧化石墨烯纳米片会促使已分离的PEDOT直链形成网状结构,进而有利于形成多维度导电面,进一步增加电导率,提高QLED器件效率。
优选的,以所述空穴注入材料的总重量为100%计,所述氧化石墨烯的重量百分含量为0.01-0.04%。合适的所述氧化石墨烯的含量,有利于得到导电性和透光性均衡的QLED器件。若所述氧化石墨烯含量太少,无法充分完全覆盖PEDOT直链,从而影响导电性。若所述氧化石墨烯的含量太多,则会降低QLED器件的光率;同时,相对与所述PEDOT:PSS,所述氧化石墨烯的电导率较低;若所述氧化石墨烯含量太多,则所述QLED器件的整体电导率会降低。
优选的,所述空穴注入层3的厚度为50-100nm。若所述空穴注入层3的厚度过薄,则对电子注入性能的提高有限,甚至不能有效注入电子。由于空穴的迁移率有限,若所述空穴注入层3的厚度过厚,会导致空穴还未迁移到所述电子传输层6就有大部分淬灭。且由于所述氧化石墨烯的透光性较差,当所述空穴注入层3的厚度过厚时,所述氧化石墨烯的相对含量过高,会降低QLED器件的透光性。
在上述实施例的基础上,优选的,所述QLED还包括设置在所述电子传输层6和所述阴极7之间的电子注入层(图中未标出)。
上述实施例中,所述基板1的选择没有严格限制,可以采用硬质基板,如玻璃基板,也可以采用柔性基板。
所述阳极2可以为ITO,当然,不限于此。
所述空穴传输层4可以采用常规空穴传输材料制成,所述空穴传输层4的厚度为10-100nm。
所述量子点发光层5可以采用常规的量子点发光材料制成,所述量子点发光层5的厚度为30-50nm。
所述电子传输层6的电子传输材料可以采用常规的电子传输材料,包括但不限于n型氧化锌。所述电子传输层6的厚度为10-100nm。
所述阴极7可以采用常规的阴极7材料制备,包括金属银或金属铝。所述阴极7的厚度为60-120nm,更优选为100nm。
本发明实施例提供的QLED器件,以氧化石墨烯(GO)与PEDOT(3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物):PSS(聚苯乙烯磺酸钠)的混合物作为空穴注入材料,且对所述空穴注入材料进行卤氢酸处理制备空穴注入层。经过所述卤氢酸处理,质子和X-离子渗透浸入GO:PEDOT:PSS层,导致所述PEDOT:PSS相分离,从而形成很多激子传输通道,进而大幅度提高QLED器件的电导率,特别是蓝色QLED的电光转换效率明显提高。
本发明实施例所述QLED可以通过下述方法制备获得。
以及,本发明实施例还提供了一种QLED的制备方法,包括以下步骤:
S01.配置氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液,并提供图案化的阳极基板;
S02.在所述阳极基板上沉积所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液,制备空穴注入预制层;在加热条件下,在所述空穴注入预制层上滴加氢卤酸溶液,并铺满所述空穴注入预制层,经干燥处理得到空穴注入层;
S03.在所述空穴注入层上依次沉积空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极。
具体的,上述步骤S01中,所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液,只需将氧化石墨烯和PEDOT:PSS进行均匀混合即可制备获得。优选的,以所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液中氧化石墨烯与PEDOT:PSS的总重量为100%计,所述氧化石墨烯的重量百分含量为0.01-0.04%。
所述图案化的阳极基板通过在基板上沉积阳极,并对所述阳极进行图案化处理获得。为了提高沉积物质的附着能力,优选的,在沉积所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液之前,还包括对所述阳极基板进行清洁处理,所述清洁处理的方法为:将所述阳极基板按次序分别置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗,每次超声时间为10-20min,具体可为15min,待超声清洗完成后,将所述阳极基板放置于洁净烘箱内烘干备用。
上述步骤S02中,待所述阳极基板干燥后,在所述阳极基板上沉积所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液,并进行加热处理,以去除溶剂,形成致密膜层。具体优选的,将沉积有所述氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液的阳极基板置于150℃的加热台上加热15分钟,形成空穴注入预制层。
进一步的,在加热条件下,在所述空穴注入预制层上滴加氢卤酸溶液,并铺满所述空穴注入预制层,经干燥处理得到空穴注入层。其中,所述氢卤酸溶液包括但不限于HI溶液,且优选为HI溶液。优选的,所述氢卤酸溶液的浓度为1-20mol/L。当所述氢卤酸溶液的浓度低于1mol/L时,质子和X-离子对PEDOT:PSS的渗入不够充分,无法有效促进PEDOT:PSS的相分离,PEDOT:PSS无法提高电导率;当所述氢卤酸溶液的浓度高于20mol/L时,质子和X-离子对PEDOT:PSS的渗入很充分,PEDOT:PSS可以很好实现相分离;过剩的氢卤酸较多,其非半导体特性会阻碍激子注入到空穴传输层,从而不能显著提高QLED器件效率。所述氢卤酸溶液的浓度为1-20mol/L内时,所述PEDOT:PSS充分相分离的同时,不会有过剩的氢卤酸残留影响激子注入。
进一步优选的,所述加热条件为80-150℃,具体优选为100℃。在该温度范围内,一方面,能够有效促进所述氢卤酸的渗入,且不会因为所述氢卤酸的挥发造成覆盖不充分而影响PEDOT:PSS相分离;另一方面,在该条件下,可以促使所述氧化石墨烯与分离的PEDOT:PSS更好地交联,进而形成网状结构来导电。
所述干燥处理可以通过表面蒸干处理实现,蒸干后冷却即可进行下述步骤。
上述步骤S03中,在所述空穴注入层上依次沉积空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极,均可以采用常规方法实现。优选的,所述空穴传输层、量子点发光层、电子传输层采用溶液加工法沉积。具体优选的,待上步骤片子冷却后,在其上沉积量子点溶液,形成量子点发光层,此步骤不需加热。接着,在所述量子点发光层上沉积电子传输层,并将沉积完成的片子进行加热处理,以去除溶剂,形成致密膜层。具体优选的,将沉积完成的片子置于150℃的加热台上加热15分钟,除去残留的溶剂。最后,将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀阴极。
优选的,在制备阴极前,还包括在所述电子传输层上制备电子注入层。
本发明实施例提供的QLED器件的制备方法,只需将氧化石墨烯与PEDOT:PSS的混合溶液沉积在阳极基板上后,滴加氢卤酸溶液即可制备得到空穴注入层。各功能层均可以采用溶液法制备获得,方法操作简单,成熟可控,易于实现产业化。
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。