一种无机量子点发光二极管器件的制备方法与流程

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种无机量子点发光二极管器件的制备方法。

背景技术：

在平面型发光半导体器件中，各层之间的能极差很大，特别是电极和有机、无机界面之间的能极差，这导致电子和空穴很难注入到发光层，激子复合效率较低。由于器件的界面势垒较大，电子从氧化铟锡（ito）注入到电子传输层、从电子传输层注入到发光层更困难，这使得器件的工作电压很大，效率很低。因此，在器件的制备过程中常常需要通过在电子传输层和电极之间使用界面修饰层降低电子注入势垒，平衡电子和空穴，从而实现低电压、高效率、长寿命器件的制作。

技术实现要素：

要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，该制备方法工艺方便易行，使得发光器件的电子注入效率提高，从而使得器件效率提高。

技术方案：一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，包括以下步骤：

第一步：将ito透明导电玻璃基片进行标准化清洗后烘干；

第二步：以乙醇为溶剂，配置peie溶液，然后将ito透明导电玻璃基片上涂peie溶液，形成peie界面修饰层；

第三步：将peie掺入zno纳米粒子溶液中，然后将zno：peie的混合溶液涂在经过第二步处理的ito透明导电玻璃基片上，形成zno：peie电子传输层；

第四步：将经过第三步处理的ito透明导电玻璃基片上，涂抹溶解了无机量子点甲苯溶液，形成无机量子点发光层；

第五步：在第四步处理的ito透明导电玻璃基片置于真空腔内，依次蒸镀cbp，cbp:moo3，moo3和al，其中cbp:moo3采用双源蒸镀的方法，即得无机量子点发光二极管。

进一步的，所述的一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，所述第二步中peie乙醇溶液的浓度为0.1wt%左右，peie界面修饰层的厚度为10nm左右。

进一步的，所述的一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，所述第三步中将peie掺入zno纳米粒子溶液中，其中zno纳米粒子的直径为8-15nm，其掺杂浓度为0.05-0.1wt%，形成zno：peie电子传输层的厚度为60nm左右。

进一步的，所述的一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，所述第四步中无机量子点为cdsezns,cdsecds/zns,zncds/zns，无机量子点薄膜层的厚度为25nm左右。

进一步的，所述的一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，所述第五步中cbp:moo3，以cbp为主体材料，moo3为客体材料，moo3的掺杂浓度为10wt%。

进一步的，所述的一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，所述第五步中蒸镀cbp，cbp:moo3，moo3和al形成薄膜层的厚度分别为15nm，30nm，8nm和100nm，cbp蒸镀速率为4å/s，cbp:moo3蒸镀速率为2å/s，moo3的蒸镀速率为0.5å/s，al蒸镀速率为6å/s。

有益效果：本发明的本发明提供的一种无机量子点发光二极管器件的制备方法，该制备方法具有以下优点：

1.本发明制作工艺简单便捷，制备难度低，本发明采用peie/zno:peie作为电子注入层，降低了电子的注入势垒；

2.本发明采用peie/zno:peie电子传输层，cbp:moo3空穴传输层，两者的结合，有效的控制了载流子的传输和复合速率，使得器件的性能大大的提高；

3.本发明采用peie/zno:peie制备的传输层具有良好的电荷注入和传输能力，使得器件外量子产率高，器件性能更加稳定。

附图说明

图1为zno纳米粒子合成方法制备的zno纳米粒子的tem图；

图2为peie的化学结构式；

图3为将实施例1中第三步处理后的导电玻璃基片和对比例1中第二步处理后的导电玻璃基片于光电子能谱仪（xps）真空腔内，抽真空至2.0×10^-8pa，用hei作紫外光源（21.2ev）测得的紫外光电子能谱图。从图中可以看出，对比例1中zno功函数为4.1ev，实施例1中zno:peie的功函数为3.7ev，功函数的提高有利于电子从ito透明导电玻璃基片注入到电子传输层；

图4为将实施例1中第三步处理后的导电玻璃基片和对比例1中第二步处理后的导电玻璃基片置于原子力显微镜（afm）下。从图中可以看出，在相同测试范围下，实施例1制成的薄膜比仅使用对比例1制成的薄膜粗糙度（rms）小；

图5为实施例1制备得到的无机量子点发光二极管器件与对比例1制备得到的发光二极管器件的亮度与电压关系图。从图中可以看出，在相同电压条件下实施例1制成的发光二极管器件比仅使用对比例1制成的发光二极管器件亮度高；

图6为实施例1制备得到的无机量子点发光二极管器件与对比例1制备得到的发光二极管器件的电流密度与电压关系图。从图中可以看出，在相同电压条件下实施例1制成的无机量子点发光二极管器件比仅使用对比例1制成的发光二极管器件的电流密度高；

图7为实施例1制备得到的无机量子点发光二极管器件与对比例1制备得到的发光二极管器件的电流效率与外量子产率关系图。从图中可以看出，在相同电流密度条件下实施例1制成的无机量子点发光二极管器件比仅使用对比例1制成的发光二极管器件外量子产率高。

具体实施方式

以下实施例中使用的ito透明导电玻璃基片购自lumitec公司，peie，醋酸锌，四甲基氢氧化铵水合物购自sigmaaldrich公司，cbp、moo3和al均购自lumitec公司，无机量子点zncds/zns在北京聚邦公司购买。

实施例1

一种无机量子点发光二极管器件的制备，该方法的制备步骤如下：

第一步：将ito透明导电玻璃基片先在去离子水中冲洗，接着用去离子水、丙酮、乙醇反复清洗三次，在洁净的环境下烘烤至完全去除水分；

第二步：peie用乙醇稀释到浓度为0.1wt%，然后在ito透明导电玻璃基片上涂peie溶液，形成10nm左右的peie薄膜层；

第三步：将peie掺入zno纳米粒子溶液中，掺杂浓度为0.1wt%，然后将zno:peie的混合溶液涂在基片上，形成zno：peie薄膜层的厚度在60nm，其中，zno纳米粒子溶液制备采用常见的工艺，由醋酸锌和四甲基氢氧化铵水合物混合反应制得，zno纳米粒子大小在8-15nm；

第四步：随后涂上溶解在甲苯中的无机量子点zncds/zns，无机量子点薄膜层厚度在25nm左右；

第五步：将基片置于真空腔内5×10^-4pa，依次蒸镀cbp(15nm)，cbp：moo3(30nm)，moo3(8nm)，al(100nm)，其中cbp：moo3采用双源蒸镀的方法，以cbp为主体材料，moo3为客体材料，moo3的掺杂浓度为10wt%，cbp蒸镀速率为4å/s，cbp:moo3蒸镀速率为2å/s，moo3的蒸镀速率为0.5å/s，al蒸镀速率为6å/s。

实施例2

实施例2与实施例1的区别为第二步中乙醇溶液的浓度为0.05wt%，形成5nm左右的peie薄膜层。

实施例3

实施例3与实施例1的区别为第三步中zno:peie的混合溶液的浓度为0.05wt%，薄膜层厚度为50nm。

实施例4zno纳米粒子溶液合成过程

（1）称量：首先称量3mmol（0.658g）二水合醋酸锌溶解在30ml二甲亚砜中，三颈烧瓶中磁子搅拌至完全溶解。称量3mmol（0.55g）五水合四甲基氢氧化铵溶解在6ml无水乙醇中，待五水合四甲基氢氧化铵完全溶解；

（2）水浴反应：然后将五水合四甲基氢氧化铵乙醇溶液滴加到二水合醋酸锌的二甲亚砜溶液中。30℃水浴加热，反应2小时；

（3）离心提纯：待反应结束，向反应液中加入乙酸乙酯沉淀至澄清的反应液变浑浊，用离心机3000rpm离心3分钟，去除上清液；

（4）第二次提纯：将上述所得沉淀溶解在甲醇中，静置，待浑浊后，同样3000rpm离心3分钟，去掉上清液，向沉淀中加入1ml正丁醇溶剂，使氧化锌纳米粒子自行溶解，得到澄清透明的氧化锌纳米粒子溶液。

对比例1

一种无机量子点发光二极管器件的制备，该方法的制备步骤如下：

第一步：将ito透明导电玻璃基片先在去离子水中冲洗，接着用去离子水、丙酮、乙醇反复清洗三次，在洁净的环境下烘烤至完全去除水分；

第二步：将zno纳米粒子溶液涂在基片上，厚度为60nm，其中，zno纳米粒子溶液制备采用常见的工艺，由醋酸锌和四甲基氢氧化铵水合物混合反应制得，粒子大小在8-15nm；

第四步：随后涂上溶解在甲苯中的无机量子点zncds/zns，无机量子点薄膜层厚度在25nm左右；

第五步：将基片置于真空腔内5x10^-4pa，依次蒸镀cbp(15nm)，cbp:moo3(30nm)，moo3(8nm)，al(100nm)，其中cbp:moo3采用双源蒸镀的方法，以cbp为主体材料，moo3为客体材料，moo3的掺杂浓度为10wt%，cbp蒸镀速率为4å/s，cbp:moo3蒸镀速率为2å/s，moo3的蒸镀速率为0.5å/s，al蒸镀速率为6å/s。