一种高性能的量子点发光二极管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及量子点发光二极管技术领域，尤其涉及一种高性能的量子点发光二极管及其制备方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)因其能耗低、产热少、寿命长等优点，在环保节能意识强烈的当代，受到了越来越广泛的关注，正在逐步取代传统的照明技术，成为新一代照明光源。目前，荧光粉发光材料在LED照明和显示中已广泛应用，但其仍受限于光衰大、颗粒均匀度差、使用寿命短等缺点。有机发光二极管(OLED)是新一代LED的研宄热点，但其在封装技术及使用寿命上都存在着无法避免的问题。量子点由于其光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优点，成为目前新型LED发光材料的研宄热点。因此，以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(QLED)成为了目前新型LED研宄的主要方向，并具有广阔的应用前景。
[0003]近年来，通过量子点材料合成工艺的改善以及器件结构的优化，红光QLED的性能有了大幅提升，但其中本征的电子易注入，空穴难注入导致的载流子不平衡问题还是没有得到很好的解决。而对于波长相对更短的绿光以及蓝光QLED，由于其带隙更宽，电离势更大，空穴注入更加困难，载流子注入不平衡情况会更加严重。导致载流子不平衡的原因主要是:量子点材料的能带结构较深，其电离势通常在6eV以上，对于绿光、蓝光量子点材料，其外壳的电离势甚至接近7eV，导致现有的空穴注入、传输材料(电离势通常小于6ev)很难匹配量子点材料的能带结构，因此空穴的注入较为困难，而相反，量子点材料的电子亲和能通常在4eV左右，用ZnO或者有机电子注入材料很容易实现电子的注入，从而导致引起载流子注入不平衡，降低了器件的性能。
[0004]目前常用的提高载流子注入平衡的办法是使用多层空穴传输材料，将较大的空穴注入势皇分解成多个较小的空穴注入势皇，从而提高空穴的注入，同时，在电子注入层与量子点发光层之间插入一层电子阻挡层，降低电子的注入，从而平衡载流子注入，提高器件的性能。但使用这种方法，使得器件的结构以及制备工艺较为复杂，增加器件的制备成本。此夕卜，对于绿光、蓝光QLED，其电离势通常大于6.5 eV，而目前常用的空穴传输层的HOMO能级一般都< 6 eV，因此，即使采用多层空穴传输层，最终与量子点发光层的接触界面处仍存在一个较大的空穴注入势皇(>0.5eV)，使得空穴难以注入，从而引起空穴与电子的注入不平衡，恶化器件性能。因此，对于绿光、蓝色光QLED，采用多层空穴传输层的方法受到了明显的限制。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0006]鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高性能的量子点发光二极管及其制备方法，旨在解决现有QLED电子易注入，空穴难注入导致的载流子不平衡的问题。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种高性能的量子点发光二极管，其中，自下而上依次包括:衬底、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入层及阴极层；其中，所述量子点发光层为供电子基团包覆的量子点发光层。
[0008]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述供电子基团为-nh2、-nhr、-oh、-nhCOCH3' -OCH3、-CH3或 C 2H5o
所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述衬底为玻璃或柔性衬底。
[0009]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述阳极层为导电金属氧化物或导电聚合物。
[0010]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述空穴注入层为PEDOT:PSS、氧化钼、
氧化钒或氧化钨。
[0011]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述空穴传输层为Poly-Tro、PVK、CBP、TCTA中的一种或多种。
[0012]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述量子点发光层为I1-V族化合物及其核壳结构或II1-V或IV-VI族化合物半导体及其核壳结构。
[0013]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述电子注入层为ZnO、T12, AlZnO,ZnSnO 或 InSnO0
[0014]所述的高性能的量子点发光二极管，其中，所述阴极层为Al或Ag。
[0015]一种如上任一所述的高性能的量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤:
A、沉积阳极层于衬底上；
B、然后旋涂空穴注入层于阳极层上；
C、接着旋涂空穴传输层于空穴注入层上；
D、随后旋涂量子点发光层于空穴传输层上，在量子点发光层沉积完后，将含有供电子基团的配位体的溶液覆盖于量子点发光层上，并保持30~60s，然后旋涂干燥，干燥后用旋涂纯溶剂洗去多余的配位体；
E、最后旋涂电子注入层于供电子基团包覆的量子点发光层上，并蒸镀阴极层于电子注入层上，得到量子点发光二极管。
[0016]有益效果:本发明使用供电子基团对量子点发光材料的表面进行包覆，从而克服了 QLED因量子点发光材料能级较深引起的空穴难注入、电子易注入的问题，实现有效的平衡空穴和电子的注入，提高器件的性能。
【附图说明】
[0017]图1为供电子基团偶极指向量子点发光材料的示意图。
[0018]图2为量子点薄膜的能级抬升与形成的两侧偶极的示意图。
[0019]图3为包覆供电子基团的量子点发光层与未包覆供电子基团的量子点发光层的能级示意图。
[0020]图4为由一般基团包覆量子点发光材料的正装结构QLED器件的结构示意图。
[0021]图5为由一般基团包覆量子点发光材料的倒装结构QLED器件的结构示意图。
[0022]图6为由供电子基团包覆量子点发光材料的正装结构QLED器件的结构示意图。
[0023]图7为由供电子基团包覆量子点发光材料的倒装结构QLED器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供一种高性能的量子点发光二极管及其制备方法，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。
[0025]本发明提供一种高性能的量子点发光二极管，其中，自下而上依次包括:衬底、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子注入层及阴极层；其中，所述量子点发光层为供电子基团包覆的量子点发光层。
[0026]本发明的核心改进之处在于:使用供电子基团对量子点发光材料的表面进行包覆，实现有效的平衡空穴和电子的注入，提高器件的性能。这是由于供电子基团具有较小的电负性，会与量子点发光材料中电负性较强的原子之间发生电荷转移，失去电子，从而在量子点发光材料的表面形成指向量子点发光材料的偶极。如图1所示，供电子基团I包覆于量子点发光材料5表面后，在空穴2和电子3的两个界面间，形成供电子基团I偶极指向4量子点发光材料5。
[0027]结合图2所示，由于量子点发光材料8本身具有较强的对称性，单个量子点发光材料8的偶极会相互抵消，但当量子点发光材料制备成薄膜后，薄膜内部的偶极相互抵消，但在薄膜两侧，偶极叠加会形成较强的指向薄膜内部的第一偶极6和第二偶极7，从而使得整个量子点薄膜的能级9相对没有偶极的情况发生抬升，抬升幅度10与两侧偶极总和的大小一致。因此，使用供电子基团包覆的量子点发光材料制备QLED时，由于表面偶极13的作用，量子点发光层14的能级相对于空穴传输层11以及电子注入层12发生抬升，如图3所示，从而减小了空穴从空穴传输层11到量子点发光层14的注入势皇，同时，增大了电子从电子注入层12到量子点发光层14的注入势皇，进而有效的平衡空穴和电子的注入，提高器件的性能。而未使用供电子基团包覆的量子点发光材料17制备QLED时，由于表面没有形成偶极的作用，量子点发光层17的能级相对于空穴传输层15以及电子注入层16没有发生抬升，如图3所示，从而使得空穴从空穴传输层15难以注入到量子点发光层17，而电子从电子注入层16注入到量子点发光层17较容易，从而引起空穴和电子的注入不平衡，恶化器件的性能。
[0028]进一步地，本发明还可以通过选择不同的供电基团，形成不同大小的表面偶极，来调节QLED器件的能级排列，以进一步优化QLED器件的性能。本发明中，所述供电子基团可以为但不限于-NH2、-NHR、-OH、-NHCOCH3、_OCH3、_013或 C 2H5等。
进一步地，所述衬底为玻璃或柔性衬底。本发明在所述玻璃或柔性衬底上均可制得高质量的薄膜。另外，在所述玻璃或柔性衬底上制备QLED器件之前，本发明采取对所述玻璃或柔性衬底进行清洗。玻璃的具体清洗过程包括:将玻璃用酒精和丙酮擦拭，然后用洗液进行超声清洗，待超声完成后，将玻璃放置于洁净烘箱内烘干备用。通过上述超声清洗过程，可有效去除玻璃表面的尘埃和