一种基于碳量子点的电致发光器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳量子点电致发光器件的制备，特别是一种基于碳量子点的电致发光器件及其制备方法。
【背景技术】
[0002]为了满足现代显示技术的日益发展的需求，量子点LED向着更优良的性质研发，例如制备工艺简化、材料对环境危害减小、发光强度高。目前，基于砸化镉量子点的LED器件的量子效率已经接近0LED，但是其环境影响评价不高。碳量子点(CD)又称为荧光碳量子点、含碳量子点，是一种类球形的尺寸在1nm以下的碳纳米颗粒，具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化和抗光漂白性等优异性能，适合用于LED显示。
[0003]发光层的制备是器件制备中关键的工艺，量子点发光薄膜可以通过真空蒸镀法、旋涂法、气相沉积法得到。但因原料使用率较低、不能大尺寸制备、实验设备昂贵等因素限制了其在工业生产的大规模应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种基于碳量子点的电致发光器件及其制备方法，该方法利用碳量子点表面改性后氨基与羧基的静电的相互吸引，在氧化铟锡导电玻璃(ITO)基底上实现碳量子点发光薄膜的层层自组装。其制备过程简单、薄膜平整度高，所获得器件的成品率高。
[0005]本发明的技术方案:
[0006]—种基于碳量子点的电致发光器件，包括顶电极、底电极和依次位于顶、底电极之间的电子注入层、发光层，所述电子注入层为氟化锂(LiF)薄膜，厚度为lnm，所述的顶电极为Al，厚度为150nm;底电极为ITO导电玻璃，厚度为9mm，所述发光层为层层自组装的碳量子点薄膜，其厚度为30-50nmo
[0007]—种所述基于碳量子点的电致发光器件的制备方法，步骤如下:
[0008]I)将柠檬酸加入温度为230°C的十八胺与十八烯的混合溶液中，在氩气环境中磁力搅拌45min，将得到的混合液加入甲苯，降至室温后静置lh，得到混合液，柠檬酸、十八胺、十八烯与甲苯的用量比为lg: 1.5g:15mL:15mL；
[0009]2)将甲醇加入由I)制备的混合液中，甲醇与混合液的体积比为15mL:1OmL，在8000rpm下离心5min，分离下层沉淀物；
[0010]3)将上述沉淀无加入甲醇中，搅拌均匀后在120000rpm下离心，分离沉淀物，该操作重复2次，得到沉淀物；
[0011]4)将步骤3)得到的沉淀物溶解在浓度为lmol/L的二甲基甲酰胺溶液中，室温下搅拌40min，然后加入硼氢化钠，55°C下加热4h，得到经过氨基修饰的碳量子点溶液(CD-NH2)，沉淀物、二甲基甲酰胺溶液与硼氢化钠的用量比为50mg: 50mL: 0.0248g;
[0012]5)将步骤3)得到的沉淀物溶解在浓度为3mo 1/L的丙烯酸溶液中，65°C下搅拌40min，另将硼氢化钠溶解在去离子水后逐滴加入溶液，65°C加热4h，得到经过羧基修饰的碳量子点溶液(CD-COOH)，沉淀物、丙烯酸溶液、硼氢化钠与去离子水的用量比为50mg:50mL:0.0248g:10mL；
[0013]6)采用3cmX Icm的ITO导电玻璃作为层层自组装薄膜的基底，将ITO导电玻璃中心IcmX Icm区域保留，其余部分用浓度为1(^1:%的盐酸溶液腐蚀lOmin，然后依次用洗洁精、去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇溶液在超声清洗机中分别清洗5min后放入干燥箱中干燥；
[0014]7)将上述处理后的ITO玻璃放入160°C的去离子水、氨水、双氧水混合液中密封加热Ih，该混合液中去离子水、氨水、双氧水的体积比为1:1:5;
[0015]8)将7)处理后的ITO导电玻璃依次浸入步骤4)制备的氨基官能团修饰的碳量子点溶液(⑶-NH2)和步骤5)制备的羧基修饰的碳量子点溶液(⑶-COOH)中10-20min，浸润完毕后用去离子水清洗去除ITO表面的多余碳量子点溶液，该操作依次重复2-4次后放入干燥箱中80°C干燥40min，完成器件中发光层碳量子点薄膜的制备；
[0016]9)将8)制备的碳量子点薄膜上在7.0x10—4Bar的压强下依次蒸镀Inm厚的电子注入层LiF和150nm厚的电极Al，完成器件中发光层碳量子点薄膜的制备。
[0017]本发明的优点和积极效果是:该器件的发光层的制备为通过层层自组装方法获得，避免了真空蒸镀和CVD方法的复杂工艺以及高额成本的缺点，可快速大面积制备碳量子点薄膜，所制备的薄膜表面平整度高，由此方法制备的器件有较好的整流特性和稳定的电致发光现象。
【附图说明】
[0018]图1是碳量子点表面修饰的流程图。
[0019]图2是碳量子点薄膜层层自组装的流程图。
[0020]图3是本发明器件结构的示意图。
[0021]图4是层层自组装薄膜的原子力显微镜(AFM)图，由图可知该薄膜平整度高，碳量子点分散性好。
[0022]图5是本发明器件的1-V特性曲线图。器件的1-V曲线测试设备型号为KEITHLEY2400半导体测试设备，测试过程中Al做阴极，ITO做阳极；曲线显示出良好的整流特性。
[0023]图6是本发明器件的电致发光光谱图。器件的电致发光光谱测试设备为JobinYvon的FL3荧光光谱仪。器件的发光为502nm的宽谱发射。
【具体实施方式】
[0024]实施例1:
[0025]—种基于碳量子点的电致发光器件，如图3所示(附图与文字表述一定要一致)，包括顶电极、底电极和依次位于顶、底电极之间的电子注入层、发光层，所述电子注入层为氟化锂(LiF)薄膜，厚度为lnm，所述的顶电极为Al，厚度为150nm;底电极为ITO导电玻璃，厚度为9mm，所述发光层为层层自组装的碳量子点薄膜，其厚度为30nm。
[0026]—种所述基于碳量子点的电致发光器件的制备方法，步骤如下:
[0027]I)将柠檬酸加入温度为230°C的十八胺与十八烯的混合溶液中，在氩气环境中磁力搅拌45min，将得到的混合液加入甲苯，降至室温后静置lh，得到混合液，柠檬酸、十八胺、十八烯与甲苯的用量比为lg: 1.5g:15mL:15mL；
[0028]2)将甲醇加入由I)制备的混合液中，甲醇与混合液的体积比为15mL:1OmL，在8000rpm下离心5min，分离下层沉淀物；
[0029]3)将上述沉淀无加入甲醇中，搅拌均匀后在120000rpm下离心，分离沉淀物，该操作重复2次，得到沉淀物；
[0030]4)将步骤3)得到的沉淀物溶解在浓度为lmol/L的二甲基甲酰胺溶液中，室温下搅拌40min，然后加入硼氢化钠，55°C下加热4h，得到经过氨基修饰的碳量子点溶液(CD-NH2)，沉淀物、二甲基甲酰胺溶液与硼氢化钠的用量比为50mg: 50mL: 0.0248g;
[0031 ] 5)将步骤3)得到的沉淀物溶解在浓度为3mo 1/L的丙烯酸溶液中，65°C下搅拌40min