量子點綠光發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】一種量子點綠光發(fā)光器件，包括：陰極部，提供并傳輸電子；陽極部，提供并傳輸空穴；以及發(fā)光部，由陰極部傳輸來的電子以及陽極部傳輸來的所述空穴之間的復合使得多個不同的量子點發(fā)光層發(fā)出不同的色光，不同的色光相互作用而發(fā)出綠光。
【專利說明】量子點綠光發(fā)光器件
【技術領域】
[0001]一種半導體發(fā)光器件，特別是一種利用新型發(fā)光材料---量子點來作為發(fā)光主體的量子點綠光發(fā)光器件。
【背景技術】
[0002]量子點材料是一種尺寸為l_20nm的半導體團簇，又稱為半導體的納米晶體。不同尺寸的量子點將發(fā)出不同波長的熒光，也就是不同顏色的光。它們能局限量子發(fā)光性質(zhì)，并釋放出較小頻寬的色光，因而呈現(xiàn)出更加飽和的色光
[0003]近年來，隨著半導體照明技術的發(fā)展，各種發(fā)光器件結(jié)構(gòu)不斷得到提出，量子點綠光LED (QD-LED)半導體技術便是其中之一。它是把有機材料和高效發(fā)光無機納米晶結(jié)合在一起而產(chǎn)生的擁有新型結(jié)構(gòu)的量子點有機發(fā)光器件，通過改變發(fā)光材料量子點的尺寸能產(chǎn)生和發(fā)出任意可見波長(即各種顏色)的光。跟普通無機半導體發(fā)光二極管相比具有無可比擬的技術優(yōu)勢和應用前景。
[0004]圖1為傳統(tǒng)的量子點綠光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，目前，量子點綠光LED器件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)具有很多種方案，其基本器件結(jié)構(gòu)包括陽極10，陽極輔助層11，空穴傳輸層12，發(fā)光層13，電子傳輸層14，以及陰極15。以此種器件結(jié)構(gòu)為基礎的量子點LED具體實現(xiàn)方式為:以ITO膜和PED0T:PSS膜為陽極提供空穴，poly-Tro膜層作為空穴傳輸層傳輸空穴，綠色量子點膜層為發(fā)光層，Alq3為電子傳輸層，Al膜作為陰極提供電子。雖然以此結(jié)構(gòu)和上述膜層組成的器件可以得到需要的綠光，但是在發(fā)光強度方面有著明顯的限制，而且由于Alq3自身發(fā)綠光特性，導致器件的光致不純，同時由于器件光譜存在明顯的紅移現(xiàn)象，偏離了發(fā)光材料的本質(zhì)發(fā)光特性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了消除上述器件存在的明顯的紅移現(xiàn)象和來自Alq3的綠光從而提高器件的發(fā)光強度，本發(fā)明設計了一種新型的量子點綠光發(fā)光器件。
[0006]一種量子點綠光發(fā)光器件，其特征在于，包括:提供并傳輸電子的陰極部；提供并傳輸空穴的陽極部；以及可以使由陰極部傳輸來的電子和陽極部傳輸來的空穴之間的復合使得多個不同的量子點發(fā)光層發(fā)出不同的色光，不同的色光相互作用而發(fā)出綠光的發(fā)光部。
[0007]進一步，本發(fā)明提供的量子點發(fā)光器件還可以具有這樣的特征:多個不同的發(fā)光層的數(shù)量為兩個，分別為由紅色量子點薄膜構(gòu)成的通過上述電子和空穴的復合能夠發(fā)出紅光的紅光發(fā)光層和由綠色量子點薄膜構(gòu)成的通過上述電子和空穴的復合能夠產(chǎn)生綠光的綠光發(fā)光層，紅光發(fā)光層與陰極部相鄰，所述綠光發(fā)光層與所述陽極部相鄰，兩者之間有一個中間層使得電子與空穴能夠滲漏到紅光發(fā)光層和綠光發(fā)光層，從而紅光發(fā)光層產(chǎn)生紅光，所述綠色發(fā)光層產(chǎn)生綠光，中間層使得紅光與綠光能夠相互作用可以去除器件的紅移現(xiàn)象同時擋掉紅光發(fā)光層產(chǎn)生的紅光，從而使得發(fā)光部發(fā)出高飽和的綠光，另外，由于紅光發(fā)光層的光子對綠光發(fā)光層的作用有效提高了綠光發(fā)光層的發(fā)光強度。
[0008]進一步，本發(fā)明提供的量子點發(fā)光器件還可以具有這樣的特征:陰極部，具有提供電子的電子注入層，以及接收并高效率的傳輸電子注入層提供的電子至發(fā)光部并阻礙空穴進入陰極部的電子傳輸層；陽極部，具有提供空穴的空穴注入層，以及接收并高效率地傳輸空穴注入層所提供的空穴至發(fā)光部并阻礙電子進入陽極部的空穴傳輸層；電子傳輸層與紅光發(fā)光層相鄰，空穴傳輸層與綠光發(fā)光層相鄰。
[0009]發(fā)明作用與效果
[0010]本發(fā)明提供的量子點綠光發(fā)光器件，由于具有陰極部傳輸來的電子以及陽極部傳輸來的空穴之間的復合使得多個不同的發(fā)光層發(fā)出不同的色光，不同的色光相互作用而發(fā)出高飽和的綠光。由于醫(yī)療器械內(nèi)窺鏡的照明對于綠光光源具有嚴格的要求，而本發(fā)明的綠光器件其半帶寬在30nm左右，因此在醫(yī)療器械領域具有很大的潛在用途。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為傳統(tǒng)的量子點綠光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明在實施例中的量子點綠光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0014]圖2為本實施例中的量子點綠光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，一種量子點綠色發(fā)光器件包括空穴注入層9、空穴傳輸層3、綠色量子點發(fā)光層4、中間層5、紅色量子點發(fā)光層6、電子傳輸層7、電子注入層8。
[0015]其中，空穴注入層9和與其相鄰的空穴傳輸層3構(gòu)成一個陽極部；綠色量子點發(fā)光層4、色量子點發(fā)光層6以及處于兩者之間的中間層5構(gòu)成一個發(fā)光部；電子傳輸層7和與其相鄰的電子注入層8構(gòu)成一個陽極部。綠色量子點發(fā)光層與空穴傳輸層相鄰，紅色量子點發(fā)光層與電子傳輸層相鄰。
[0016]空穴注入層9是由ITO玻璃I和PEDOT: PSS膜2構(gòu)成的，用于提供空穴，PEDOT: PSS2的存在增加了 ITO陽極的工作函數(shù)，從而降低了 ITO表面的粗糙度以及穩(wěn)定的無針孔導電性?？昭▊鬏攲?由poly-Tro膜構(gòu)成，用于接收并高效率地傳輸空穴注入層所提供的空穴至發(fā)光部并阻礙電子進入陽極部。電子注入層8由鋁膜構(gòu)成，用于提供電子。電子傳輸層7由ZnO膜構(gòu)成，用于接收并高效率的傳輸電子注入層提供的電子至發(fā)光部并阻礙空穴進入陰極部。紅色量子點發(fā)光層6接收到陰極部傳送來的電子以及穿過綠色量子點發(fā)光層4與中間層5的空穴相復合產(chǎn)生光子從而激發(fā)所述紅絲量子點發(fā)光層發(fā)出紅光。綠色量子點發(fā)光層4接收到陽極部傳送來的空穴以及穿過綠色量子點發(fā)光層4與中間層5的空穴相復合產(chǎn)生光子從而激發(fā)所述紅色量子點發(fā)光層發(fā)出紅光。中間層使得紅光與綠光相互作用可以消除器件的紅移現(xiàn)象同時擋掉紅色量子點發(fā)光層產(chǎn)生的紅光，從而使得發(fā)光部發(fā)出高飽和的綠光，另外，由于紅色量子點發(fā)光層的光子對綠色量子點發(fā)光層的作用有效提高了綠色量子點發(fā)光層的發(fā)光強度。
[0017]由于量子點發(fā)光的效率取決于電子和空穴的有效注入和復合，從而本實施例中的量子點綠色發(fā)光器件能夠高效率的發(fā)光。[0018]該量子點綠光發(fā)光器件的制備過程如下:
[0019]一、溶液配制以及掩模版制作
[0020]Poly-TPD溶液的配制材料及比例為:1ml氯苯:IOmg poly-TPD ；
[0021]第一發(fā)光層的量子點溶液配制材料及比例為(Iml甲苯:5mg QD(608nm);第二發(fā)光層的量子點溶液配制材料及比例為Iml氯仿:5mg QD(523nm));本器件選取的量子點材料為CdSe/ZnS核殼型量子點；
[0022]掩膜板:利用3_打孔機在金箔紙上打出相應的孔以確定器件的尺寸；
[0023]二、ITO玻璃的清洗
[0024](I)利用去離子水超聲清洗切割好的ITO玻璃I十到二十分鐘左右；
[0025](2)取一定量的丙酮溶液加熱56°C左右清洗步驟(I)中清洗好的ITO玻璃25分鐘左右;
[0026](3)取一定量的甲醇溶液加熱到86°C左右清洗步驟⑵中清洗好的ITO玻璃25分鐘左右；
[0027](4)取一定量的乙醇溶液加熱到80°C左右清洗步驟(3)中清洗好的ITO玻璃25分鐘左右；
[0028](5)取一定量的去離子水溶液加熱到85°C左右清洗步驟(4)中清洗好的ITO玻璃15分鐘左右；
[0029](6)烘干步驟(5)中清洗好的ITO玻璃進行膜層的旋涂。
[0030]三、膜層的制作
[0031](I)PED0T:PSS的旋涂:吸取PED0T:PSS溶液使其完全覆蓋在(二)中清洗好的ITO玻璃表面，2000rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)40s，然后在130°C的加熱平臺烘烤18分鐘左右；
[0032](2)poly-TPD的旋涂:吸取利用氯苯試劑配置好的poly-TH)溶液，完全覆蓋在步驟(I)中旋涂烘干之后的PEDPT:PSS膜表面，IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)40s，然后在120°C的加熱平臺烘烤30分鐘左右；
[0033](3) QDs (523nm)的旋涂:吸取利用甲苯試劑配置好的QD (523nm)溶液，完全覆蓋在步驟(2)中的旋涂烘干之后的poly-1TD膜表面，IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)40s，然后在80°C的加熱平臺烘烤30分鐘左右；
[0034](4)鋁膜的蒸鍍:采用熱蒸發(fā)方式蒸鍍鋁膜，控制鍍膜速率保持在在0.7A/S左右，然后蒸鍍IOnm的鋁膜在步驟(3)中QD膜的表面。
[0035](5) QDs (608nm) 6的旋涂:吸取利用甲苯試劑配置好的QD (608nm))溶液，完全覆蓋在步驟(4)中的鋁膜表面，IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)40s，然后在80°C的加熱平臺烘烤30分鐘
左右；
[0036](6) ZnO膜層7的旋涂:吸取5nmZn0乙醇溶液，完全覆蓋在步驟(5)中的QDs膜表面，IOOOrpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)40s，然后在80°C的加熱平臺烘烤30分鐘左右；
[0037](7)鋁膜8的蒸鍍:采用熱蒸發(fā)方式蒸鍍鋁膜，首先貼好(一)中做好的掩膜板從而選取器件。其次控制鍍膜速率保持在I人/S左右，然后蒸鍍30nm的鋁膜在步驟(6)中ZnO膜的表面，接著增加鍍膜速率至4A /s左右，蒸鍍170nm的鋁膜，使整個鋁膜的厚度達到200nm.到此器件的制備工作全部完成。
[0038]本實施例中采用兩種量子點發(fā)光層來發(fā)出紅光和綠光來相互作用，顯然還可以采用多種其他量子點發(fā)光層發(fā)出不同的色光來相互作用從而實現(xiàn)相同的效果。
[0039]實施例作用與效果
[0040]本實施例提供的一種量子點綠色發(fā)光器件是在紅色量子點和綠色量子點之間引入了由鋁膜構(gòu)成的中間層以及由ZnO膜層構(gòu)成的電子傳輸層來實現(xiàn)器件的電致發(fā)光。一方面，由于ZnO膜層相比傳統(tǒng)量子點綠光發(fā)光器件中所用的由Alq3膜層構(gòu)成的電子傳輸層的傳輸能力方面提高了很多，從而導致傳輸?shù)桨l(fā)光層的電子效率提高數(shù)倍直接導致器件光效也提高了數(shù)倍。另一方面，因為注入到紅色量子點發(fā)光層的電子在和空穴復合發(fā)光以后，不但對于綠色量子點發(fā)光層提供了更多的電子和空穴復合，同時光致發(fā)光也導致綠色量子點發(fā)光層的發(fā)光。此外本器件的結(jié)構(gòu)可以進一步消除由于熱激發(fā)導致的器件光譜明顯的紅移現(xiàn)象，彌補了傳統(tǒng)的量子點綠色發(fā)光器件的不足。另外不會有來自其它電致發(fā)光材料所發(fā)綠光的影響，使器件光質(zhì)更好。
[0041]另外，由于醫(yī)療器械內(nèi)窺鏡的照明對于綠光光源具有嚴格的要求，而本發(fā)明的量子點綠光發(fā)光器件其半帶寬在30nm左右，因此在醫(yī)療器械領域具有很大的潛在用途。
【權(quán)利要求】
1.一種量子點綠光發(fā)光器件，其特征在于，包括: 陰極部，提供并傳輸電子； 陽極部，提供并傳輸空穴；以及 發(fā)光部，根據(jù)所述陰極部傳輸來的所述電子以及所述陽極部傳輸來的所述空穴之間的復合使得多個不同的量子點發(fā)光層發(fā)出不同的色光，所述不同的色光相互作用而發(fā)出綠光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點綠光發(fā)光器件，其特征在于: 其中，所述多個不同的發(fā)光層的數(shù)量為兩個，分別為由紅色量子點薄膜構(gòu)成的通過所述電子和空穴復合能夠發(fā)出紅光的紅色量子點發(fā)光層和由綠色量子點薄膜構(gòu)成的通過所述電子和空穴復合能夠產(chǎn)生綠光的綠色量子點發(fā)光層，所述紅色量子點發(fā)光層與所述陰極部相鄰，所述綠色量子點發(fā)光層與所述陽極部相鄰，兩者之間有一個中間層使得所述電子與所述空穴能夠滲漏到所述紅色量子點發(fā)光層和綠色量子點發(fā)光層，從而所述紅色量子點發(fā)光層產(chǎn)生紅光，所述綠色量子點發(fā)光層產(chǎn)生綠光，所述中間層使得所述紅光與所述綠光能夠相互作用來去除器件的紅移現(xiàn)象同時擋掉所述紅色量子點發(fā)光層產(chǎn)生的紅光，從而使得發(fā)光部發(fā)出的綠光，另外，由于所述紅色量子點發(fā)光層的光子對所述綠色量子點發(fā)光層的作用有效提高了綠色量子點發(fā)光層的發(fā)光強度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的量子點綠光發(fā)光器件，其特征在于: 其中，所述陰極部，具有提供電子的電子注入層，以及接收并高效率的傳輸所述電子注入層提供的電子至所述發(fā)光部并阻礙所述空穴進入所述陰極部的電子傳輸層； 所述陽極部，具有提供空穴的空穴注入層，以及接收并高效率地傳輸所述空穴注入層所提供的空穴至所述發(fā)光部并阻礙所述電子進入所述陽極部的空穴傳輸層； 所述電子傳輸層與所述紅色量子點發(fā)光層相鄰，所述空穴傳輸層與所述綠色量子點發(fā)光層相鄰。
【文檔編號】H01L51/52GK103427043SQ201210174776
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】張文君, 許鍵, 翟保才 申請人:上海理工大學