專利名稱：一種近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子半導(dǎo)體元器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
廣義的納米材料是指在三維空間中至少有一個(gè)維度處于納米尺度的范圍，而當(dāng)材料的特征尺寸在三個(gè)維度上都等于或小于電子的德布羅意波長(zhǎng)或者電子平均自由程時(shí)，電子在材料中的運(yùn)動(dòng)受到了三維限制，也就是說(shuō)電子的能量在三個(gè)維度上均被量化，我們稱這種材料為量子點(diǎn)。量子點(diǎn)由于尺寸在納米量級(jí)，表現(xiàn)出量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)以及庫(kù)侖阻塞效應(yīng)等，從而展現(xiàn)出許多異于體材料的電子和光學(xué)特性，具有良好的光化學(xué)穩(wěn)定性，發(fā)光壽命長(zhǎng)，發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)。我們還可以通過(guò)改變量子點(diǎn)的粒徑大小，很容易的調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的發(fā)射光譜的位置。電致發(fā)光是指電場(chǎng)作用于半導(dǎo)體材料誘導(dǎo)的發(fā)光，其本質(zhì)是將電能轉(zhuǎn)換為光能的過(guò)程，屬于注入式發(fā)光。在器件兩端加上正向電壓的情況下，空穴和電子分別從陽(yáng)極和陰極注入，在無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光層復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光。無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，將電致發(fā)光應(yīng)用于無(wú)機(jī)量子點(diǎn)，有望獲得長(zhǎng)壽命、高效率、高穩(wěn)定性的發(fā)光器件，此類器件成本低、易加工、并可實(shí)現(xiàn)柔性和大面積生產(chǎn)。無(wú)機(jī)量子點(diǎn)穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，不但壽命長(zhǎng)，而且其不易被氧化，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需在真空條件或惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，又可以大大降低生產(chǎn)成本。隨著對(duì)紅外光譜研究認(rèn)識(shí)的深入，使得涉及紅外光的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。由于近紅外在光纖通信中的潛在應(yīng)用，使得近紅外發(fā)光器件備受關(guān)注。目前，在中國(guó)專利報(bào)道的近紅外電致發(fā)光器件采用紅外熒光染料、II-VI族半導(dǎo)體納米粒子和導(dǎo)電聚合物組成的三源共混物作為聚合物發(fā)光層，器件結(jié)構(gòu)采用銦錫氧化物IT0//PED0T:PSS//聚合物發(fā)光層//金屬陰極四層結(jié)構(gòu)(中國(guó)專利，公開(kāi)號(hào)CN1970681)。本發(fā)明應(yīng)用單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜作為發(fā)光層，并采用陽(yáng)極電極層//發(fā)光層//陰極電極層三層結(jié)構(gòu)，具有發(fā)光光譜單色性好、光學(xué)穩(wěn)定性高、制備工藝簡(jiǎn)單、直流電壓驅(qū)動(dòng)、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)以上分析，提供近一種紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件及制備方法，該發(fā)光器件發(fā)光光譜單色性好、光學(xué)穩(wěn)定性高，其制備工藝簡(jiǎn)單、直流電壓驅(qū)動(dòng)、功耗低。本發(fā)明技術(shù)方案—種近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，由透明襯底、陽(yáng)極電極層、發(fā)光層和陰極電極層依次堆疊構(gòu)成，陽(yáng)極層為透明導(dǎo)電金屬氧化物，發(fā)光層為單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜，陰極電極層為導(dǎo)電金屬。所述透明襯底為玻璃。所述陽(yáng)極電極層透明導(dǎo)電金屬為氧化銦錫ΙΤ0。
所述單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜為非化學(xué)質(zhì)量比的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)硫化鉛PbS量子點(diǎn)、硫化二銀Ag2S量子點(diǎn)或硒化鉛1 量子點(diǎn)，所述量子點(diǎn)顆粒直徑小于4納米。所述陰極電極層為導(dǎo)電金屬鋁Al或鎂Mg。一種所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，步驟如下1)將細(xì)條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明襯底的ITO陽(yáng)極電極層，用稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層沒(méi)有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，然后去除透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層的防腐蝕膠帶，得到細(xì)條狀I(lǐng)TO陽(yáng)極電極層，將其依次用超純水、洗滌劑、丙酮、異丙醇和無(wú)水乙醇進(jìn)行超聲清洗5-10分鐘，然后放入真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干 2-3小時(shí)，烘干溫度為1200C ；2)將量子點(diǎn)溶于氯仿溶液，并用超聲設(shè)備使量子點(diǎn)在氯仿溶液中充分分散，其中量子點(diǎn)在氯仿溶液中的濃度為1. 5-3毫克/毫升；3)用勻膠機(jī)在清洗處理之后的陽(yáng)極電極層上旋涂一層上述量子點(diǎn)氯仿溶液作為無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光層，勻膠速度為每分鐘500-1000轉(zhuǎn)，時(shí)間為4-10秒，旋涂之后置于真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干20-30小時(shí)，烘干溫度為70-90°C ；4)用真空熱蒸發(fā)法制備陰極層，工藝條件是在9E10-4的真空下，以每秒1_3納米的速率蒸渡。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)由本發(fā)明制備的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)近紅外電致發(fā)光器件，采用無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜作為單獨(dú)發(fā)光層，在直流電壓驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了近紅外光發(fā)射，器件的發(fā)光光譜單色性好、光學(xué)穩(wěn)定性高，器件工作壽命長(zhǎng)，功耗低；發(fā)光層采用旋涂工藝制備，簡(jiǎn)化了制備工藝，降低了器件生產(chǎn)成本。


圖1為近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.襯底2.陽(yáng)極電極層3.發(fā)光層4.陰極電極層圖2為該近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的電致發(fā)光光譜圖。
具體實(shí)施例方式圖1為近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖，該器件由襯底1，陽(yáng)極電極層 2，發(fā)光層3和陰極電極層4依次堆疊而成。實(shí)施例1 一種所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，步驟如下1)將細(xì)條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明玻璃襯底的氧化銦錫ITO陽(yáng)極電極層，用水和鹽酸體積比為3 1的稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層沒(méi)有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，得到細(xì)條狀I(lǐng)TO陽(yáng)極電極層，然后去除透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層的防腐蝕膠帶，將其依次用超純水、普通家用洗潔精、丙酮、異丙醇和無(wú)水乙醇進(jìn)行超聲清洗5分鐘，接著放入真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干2小時(shí)，烘干溫度為120°C ；2)將硫化鉛PbS量子點(diǎn)材料溶于氯仿溶液，并用超聲設(shè)備使硫化鉛PbS量子點(diǎn)在氯仿溶液中充分分散，其中硫化鉛PbS量子點(diǎn)在氯仿溶液中的濃度為1.5毫克/毫升；
3)用勻膠機(jī)在處理之后的陽(yáng)極電極層上旋涂一層上述量子點(diǎn)氯仿溶液作為無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光層，勻膠速度為每分鐘500轉(zhuǎn)，時(shí)間為4秒，旋涂之后需在真空干燥箱中烘干，烘干條件為在0. 1個(gè)大氣壓下烘干30小時(shí)，烘干溫度為70°C ；4)用真空熱蒸發(fā)法制備陰極電極層鋁Al，在真空度達(dá)到9X10_4帕斯卡時(shí)將陰極電極層蒸鍍?cè)诎l(fā)光層上，速度控制在1. 5納米/秒。圖1為近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件結(jié)構(gòu)示意圖，該器件由襯底1、陽(yáng)極電極層 2、發(fā)光層3和陰極電極層4依次堆疊而成。對(duì)于上述制備的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)近紅外電致發(fā)光器件，對(duì)其施加正向直流偏壓時(shí)器件獲得近紅外波段發(fā)光。圖2為該器件采用PbS量子點(diǎn)薄膜作為發(fā)光層的器件，在正向8V直流電壓下的電致發(fā)光光譜，由JY-穩(wěn)態(tài)-瞬態(tài)熒光光譜儀檢測(cè)。圖中顯示，電致發(fā)光光譜中心波長(zhǎng)為1580納米，處在近紅外波段。實(shí)施例2:一種所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，步驟如下1)將細(xì)條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明玻璃襯底的氧化銦錫ITO陽(yáng)極電極層，用水和鹽酸體積比為3 1的稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層沒(méi)有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，得到細(xì)條狀I(lǐng)TO陽(yáng)極電極層，然后去除透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層的防腐蝕膠帶，將其依次用超純水、普通家用洗潔精、丙酮、異丙醇和無(wú)水乙醇進(jìn)行超聲清洗8分鐘，接著放入真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干2. 5小時(shí)，烘干溫度為120°C ；2)將硫化二銀Ag2S量子點(diǎn)材料溶于氯仿溶液，并用超聲設(shè)備使硫化二銀Ag2S量子點(diǎn)在氯仿溶液中充分分散，其中硫化二銀Ag2S量子點(diǎn)在氯仿溶液中的濃度為3毫克/毫升；3)用勻膠機(jī)在處理之后的陽(yáng)極電極層上旋涂一層上述量子點(diǎn)氯仿溶液作為無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光層，勻膠速度為每分鐘800轉(zhuǎn)，時(shí)間為8秒，旋涂之后需在真空干燥箱中烘干，烘干條件為在0. 1個(gè)大氣壓下烘干20小時(shí)，烘干溫度為90°C ；4)用真空熱蒸發(fā)法制備陰極電極層鋁Al，在真空度達(dá)到9X10_4帕斯卡時(shí)將陰極電極層蒸鍍?cè)诎l(fā)光層上，速度控制在3納米/秒。該實(shí)施例制備的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)近紅外電致發(fā)光器件，其8V正向直流偏壓電致發(fā)光光譜顯示效果與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3 一種所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，步驟如下1)將細(xì)條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明玻璃襯底的氧化銦錫ITO陽(yáng)極電極層，用水和鹽酸體積比為3 1的稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層沒(méi)有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，得到細(xì)條狀I(lǐng)TO陽(yáng)極電極層，然后去除透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層的防腐蝕膠帶，將其依次用超純水、普通家用洗潔精、丙酮、異丙醇和無(wú)水乙醇進(jìn)行超聲清洗10分鐘， 接著放入真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干3小時(shí)，烘干溫度設(shè)置為120°C ；2)將硒化鉛1 量子點(diǎn)材料溶于氯仿溶液，并用超聲設(shè)備使硒化鉛1 量子點(diǎn)在氯仿溶液中充分分散，其中硒化鉛1 量子點(diǎn)在氯仿溶液中的濃度為2毫克/毫升；3)用勻膠機(jī)在處理之后的陽(yáng)極電極層上旋涂一層上述量子點(diǎn)氯仿溶液作為無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光層，勻膠速度為每分鐘1000轉(zhuǎn)，時(shí)間為10秒，旋涂之后需在真空干燥箱中烘干，烘干條件為在0. 1個(gè)大氣壓下烘干30小時(shí)，烘干溫度為80°C ；4)用真空熱蒸發(fā)法制備陰極電極層鎂Mg，在真空度達(dá)到9X10—4帕斯卡時(shí)將陰極電極層蒸鍍?cè)诎l(fā)光層上，速度控制在2納米/秒。該實(shí)施例制備的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)近紅外電致發(fā)光器件，其8V正向直流偏壓電致發(fā)光光譜顯示效果與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，其特征在于由透明襯底、陽(yáng)極電極層、發(fā)光層和陰極電極層依次堆疊構(gòu)成，陽(yáng)極層為透明導(dǎo)電金屬氧化物，發(fā)光層為單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜，陰極電極層為導(dǎo)電金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，其特征在于所述透明襯底為玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，其特征在于所述陽(yáng)極電極層透明導(dǎo)電金屬為氧化銦錫ΙΤ0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，其特征在于所述單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜為非化學(xué)質(zhì)量比的無(wú)機(jī)量子點(diǎn)硫化鉛PbS量子點(diǎn)、硫化二銀Ag2S量子點(diǎn)或硒化鉛1 量子點(diǎn)，所述量子點(diǎn)顆粒直徑小于4納米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，其特征在于所述陰極電極層為導(dǎo)電金屬鋁Al或鎂Mg。
6.一種如權(quán)利要求1所述近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件的制備方法，其特征在于步驟如下1)將細(xì)條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明襯底的ITO陽(yáng)極電極層，用稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層沒(méi)有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，然后去除透明襯底上的ITO陽(yáng)極電極層的防腐蝕膠帶，得到細(xì)條狀I(lǐng)TO陽(yáng)極電極層，將其依次用超純水、洗滌劑、丙酮、異丙醇和無(wú)水乙醇進(jìn)行超聲清洗5-10分鐘，然后放入真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干2-3 小時(shí)，烘干溫度為120°C ；2)將量子點(diǎn)溶于氯仿溶液，并用超聲設(shè)備使量子點(diǎn)在氯仿溶液中充分分散，其中量子點(diǎn)在氯仿溶液中的濃度為1. 5-3毫克/毫升；3)用勻膠機(jī)在清洗處理之后的陽(yáng)極電極層上旋涂一層上述量子點(diǎn)氯仿溶液作為無(wú)機(jī)量子點(diǎn)發(fā)光層，勻膠速度為每分鐘500-1000轉(zhuǎn)，時(shí)間為4-10秒，旋涂之后置于真空干燥箱中，在0. 1個(gè)大氣壓下烘干20-30小時(shí)，烘干溫度為70-90°C ；4)用真空熱蒸發(fā)法制備陰極層，工藝條件是在9E10—4的真空下，以每秒1-3納米的速率蒸渡。
全文摘要
一種近紅外無(wú)機(jī)量子點(diǎn)電致發(fā)光器件，由襯底、陽(yáng)極電極層、發(fā)光層和陰極電極層依次堆疊而成，其中發(fā)光層為單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜，該發(fā)光器件的制備方法是，通過(guò)旋涂工藝在透明襯底的陽(yáng)極電極層上，制備單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜作為發(fā)光層，最后通過(guò)熱蒸發(fā)法制備陰極電極層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，采用單層無(wú)機(jī)量子點(diǎn)薄膜作為發(fā)光層，在直流電壓驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)近紅外光發(fā)射，發(fā)光中心波長(zhǎng)為1580納米，器件的發(fā)光光譜單色性好、光學(xué)穩(wěn)定性高，器件工作壽命長(zhǎng)，功耗低，同時(shí)整個(gè)器件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制備成本低廉。
文檔編號(hào)H01L33/00GK102569570SQ20121000096
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者張曉松, 李嵐, 李開(kāi)祥, 李萍, 羅程遠(yuǎn), 辛傳禎, 陳義鵬 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)