量子點紅光發(fā)光器件的制作方法
【專利摘要】一種量子點紅光發(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)陰極部傳輸來的電子以及陽極部傳輸來的空穴的復(fù)合使兩種不同的發(fā)光層相協(xié)調(diào)而發(fā)出紅光。本發(fā)明提供的量子點紅光發(fā)光器件既提高量子點紅光器件的發(fā)光強度又可以消除傳統(tǒng)量子點紅光器件中的紅移現(xiàn)象，同時提高了器件的色飽和度。
【專利說明】量子點紅光發(fā)光器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種紅光發(fā)光器件，特別是一種利用新型發(fā)光材料一量子點來作為發(fā)光主體的量子點紅光發(fā)光器件的器件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展，各種發(fā)光器件結(jié)構(gòu)不斷得到提出，量子點LED(QD-LED)半導(dǎo)體技術(shù)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(dǎo)體發(fā)光二極管相比具有無可比擬的技術(shù)優(yōu)勢和應(yīng)用前景。
[0003]由于QD-LED的如此多的優(yōu)點，量子點發(fā)光二極管在顯示器中的應(yīng)用前景非常讓人振奮。QD-LED以無機量子點作為發(fā)光層的復(fù)合性材料，除了具有小分子和高分子材料的特性之外，還降低對封裝的嚴苛要求。由于量子點是由無機材料所構(gòu)成，使得它們在水氣或氧氣中，比同類的有機半導(dǎo)體更為穩(wěn)定，量子LED的量子效率可達90%，并且搭配商業(yè)化的有機傳輸層，便可制成QD-LED組件。
[0004]圖1為傳統(tǒng)的量子點紅光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，目前，量子點紅光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)組成包括陽極1，陽極輔助層2，空穴傳輸層3,發(fā)光層4,電子傳輸層5,以及陰極6。此種器件結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的量子點LED具體實現(xiàn)方式為=ITO膜以及PED0T:PSS膜提供空穴，poly-TPD膜層作為空穴傳輸層傳輸空穴，紅色量子點膜層為發(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紅光，但是在發(fā)光強度方面有著明顯的限制，同時由于器件光譜存在明顯的紅移現(xiàn)象，從而偏離了發(fā)光材料的本質(zhì)發(fā)光特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了提高量子點紅光器件的發(fā)光強度、器件的色飽和度以及消除上述器件的紅移現(xiàn)象，本發(fā)明設(shè)計了一種新型的量子點紅光發(fā)光器件。
[0006]本發(fā)明提供的一種量子點紅光發(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)陰極部傳輸來的電子以及陽極部傳輸來的空穴的復(fù)合使兩種不同的發(fā)光層相協(xié)調(diào)而發(fā)出紅光。
[0007]進一步，本發(fā)明提供的量子點紅光發(fā)光器件的特征還在于:陰極部，具有提供電子的電子注入層，以及接收并傳輸電子注入層提供的電子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，以及接收和傳輸空穴注入層的提供的空穴并阻礙電子進入陽極部的空穴傳輸層；發(fā)光部，具有由綠色量子點薄膜構(gòu)成的第一發(fā)光層、由紅色量子點薄膜構(gòu)成的第二發(fā)光層、以及位于兩者之間的用于傳導(dǎo)第一發(fā)光層和第二發(fā)光層所發(fā)出的光子的中間傳導(dǎo)層，所述第一發(fā)光層接收電子傳輸層傳輸來的電子以及穿過第二發(fā)光層和中間傳導(dǎo)層的空穴，這些電子與這些空穴相復(fù)合而發(fā)出綠光；第二發(fā)光層接收空穴傳輸層傳輸過來的空穴以及穿過第一發(fā)光層和中間傳導(dǎo)層的電子，這些空穴與這些電子相復(fù)合而發(fā)出紅光；中間傳導(dǎo)層通過傳導(dǎo)電子并且遮擋掉綠光從而保證了發(fā)光部發(fā)出色飽和較高的紅光，同時第一發(fā)光層產(chǎn)生的光子使得第二發(fā)光層發(fā)出的紅光效率得到了明顯的提聞。
[0008]發(fā)明作用與效果
[0009]本發(fā)明提供的量子點紅光發(fā)光器件由于引入了中間傳導(dǎo)層從而使第一發(fā)光層發(fā)出的綠光與第二發(fā)光層發(fā)出的紅光綜合作用消除掉了傳統(tǒng)紅光量子點器件的紅移現(xiàn)象，中間傳導(dǎo)層同時遮擋掉綠光從而保證了發(fā)光部發(fā)出色飽和較高的紅光，提高了器件的色飽和度。同時第一發(fā)光層產(chǎn)生的光子使得第二發(fā)光層發(fā)出的紅光效率得到了明顯的提高，所以，該量子點紅光發(fā)光器件既解決了紅移現(xiàn)象又提高了紅光的發(fā)光效率。在顯示領(lǐng)域?qū)τ诠庠吹纳柡投染哂袊栏竦囊?，而本發(fā)明的紅光器件具有高色飽和度，因此不但可以應(yīng)用于現(xiàn)實照明，而且在飛機艙駕駛倉的照明系統(tǒng)中也具有內(nèi)在的應(yīng)用潛力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為傳統(tǒng)的量子點紅光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為本發(fā)明在實施例中的量子點紅光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0013]圖2為本發(fā)明在實施例中的量子點紅光發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，一種量子點紅光發(fā)光器件包括:由ITO玻璃I和PED0T:PSS 2構(gòu)成的用于提供空穴的空穴注入層；由POly-Tro膜3構(gòu)成的用.于接收并傳輸空穴注入層所提供的空穴并阻礙電子進入陽極部的空穴傳輸層，該空穴傳輸層提高了空穴注入率；由鋁膜8構(gòu)成的用于提供電子的電子注入層；由ZnO膜7構(gòu)成的用于接收并傳輸電子注入層提供的電子并阻礙空穴進入陰極部的電子傳輸層，該電子傳輸層提高了電子注入率；由QD(523nm)膜6(即綠色量子點薄膜)構(gòu)成的第一發(fā)光層；由QD^OSnm)膜4(即紅色量子點薄膜)構(gòu)成的第二發(fā)光層；以及由鋁膜5構(gòu)成的位于兩者之間的用于傳導(dǎo)第一發(fā)光層和第二發(fā)光層所發(fā)出的光的中間傳導(dǎo)層。
[0014]其中，第一發(fā)光層接收電子傳輸層傳輸來的電子以及穿過第二發(fā)光層和中間傳導(dǎo)層的空穴，這些電子與這些空穴相復(fù)合而發(fā)出綠光；第二發(fā)光層接收空穴傳輸層傳輸過來的空穴以及穿過第一發(fā)光層和中間傳導(dǎo)層的電子，這些空穴與這些電子相復(fù)合而發(fā)出紅光；中間傳導(dǎo)層使得紅光發(fā)光層與綠光發(fā)光層相互總用可消除掉器件的紅移現(xiàn)象并同時遮擋掉綠光從而保證了發(fā)光部發(fā)出色飽和較高的紅光，同時第一發(fā)光層產(chǎn)生的光子使得所述第二發(fā)光層發(fā)出的紅光效率得到了明顯的提高。
[0015]空穴注入層與空穴傳輸層構(gòu)成一個陽極部，陽極部中PED0T:PSS2增加了陽極部的工作函數(shù)，從而降低了 ITO表面的粗糙度以及穩(wěn)定的無針孔導(dǎo)電性；電子注入層和電子傳輸層構(gòu)成一個陰極部；第一發(fā)光層、第二發(fā)光層和對兩者具有保護作用的中間傳導(dǎo)層三者形成一個通過第一色光和第二色光相協(xié)調(diào)而發(fā)出紅光的發(fā)光部。
[0016]該量子點紅光發(fā)光器件的制備過程如下:
[0017]一、溶液配制以及掩模版制作[0018]Poly-TPD溶液的配制材料及比例為:1ml氯苯:IOmg poly-TPD ；
[0019]第二發(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；
[0020]掩膜板:利用3mm打孔機在金箔紙上打出相應(yīng)的孔以確定器件的尺寸；
[0021]二、ITO玻璃I的清洗
[0022](I)利用去離子水超聲清洗切割好的ITO玻璃I五到十分鐘左右；
[0023](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20分
鐘左右;
[0024](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20分鐘左右；
[0025](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20分鐘左右；
[0026](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10分鐘左右；
[0027](6)烘干步驟(5)中清洗好的ITO玻璃進行膜層的旋涂。
[0028]三、膜層的制作
[0029](l)PEDOT: PSS 2的旋涂:吸取PEDOT: PSS溶液使其完全覆蓋在(二)中清洗好的ITO玻璃I表面，2000rpm的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)40s，然后在150°C的加熱平臺烘烤15分鐘左右；
[0030](2) poly-TPD 3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；
[0031](3) QDs (608nm) 4的旋涂:吸取利用甲苯試劑配置好的QW608nm)溶液，完全覆蓋在步驟(2)中的旋涂烘干之后的poly-TPD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；
[0032](4)鋁膜5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。
[0033](5) QDs (523nm) 6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(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；
[0034](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；
[0035](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IA /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。
[0036]實施例作用與效果
[0037]綜上所述，本實施例中提供的一種新型量子點紅光發(fā)光器件是在紅色、綠色量子點之間引入了由鋁膜構(gòu)成的中間傳導(dǎo)層以及采用ZnO膜構(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Alq3膜層在電子傳輸能力方面提高了很多，從而導(dǎo)致傳輸?shù)桨l(fā)光層的電子效率提高數(shù)倍直接導(dǎo)致器件光效也提高了數(shù)倍。另一方面，因為注入到第一發(fā)光層(綠色量子點)的電子在和空穴復(fù)合發(fā)光以后，不但對于第二層發(fā)光材料(紅色量子點)提供了更多的電子和空穴復(fù)合，同時光致發(fā)光也導(dǎo)致第二層發(fā)光材料的發(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(dǎo)致的器件光譜明顯的紅移現(xiàn)象，彌補了傳統(tǒng)紅光發(fā)光器件的不足。
[0038]另外，在顯示領(lǐng)域?qū)τ诠庠吹纳柡投染哂袊栏竦囊?，而本發(fā)明的紅光器件具有高色飽和度，因此不但可以應(yīng)用于現(xiàn)實照明，而且在飛機艙駕駛倉的照明系統(tǒng)中也具有內(nèi)在的應(yīng)用潛力。
【權(quán)利要求】
1.一種量子點紅光發(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)陰極部傳輸來的電子以及陽極部傳輸來的空穴的復(fù)合使兩種不同的發(fā)光層相協(xié)調(diào)而發(fā)出紅光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點白光發(fā)光器件，其特征在于: 其中，所述陰極部，具有提供所述電子的電子注入層，以及接收并傳輸所述電子注入層提供的電子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，以及接收并傳輸所述空穴注入層所提供的空穴并阻礙所述電子進入所述陽極部的空穴傳輸層； 所述發(fā)光部，具有由綠色量子點薄膜構(gòu)成的第一發(fā)光層、由紅色量子點薄膜構(gòu)成的第二發(fā)光層、以及位于兩者之間的用于傳導(dǎo)所述第一發(fā)光層和所述第二發(fā)光層的中間傳導(dǎo)層，所述第一發(fā)光層接收所述電子傳輸層傳輸來的所述電子以及穿過所述第二發(fā)光層和所述中間傳導(dǎo)層的空穴，所述電子與所述空穴相復(fù)合而發(fā)出綠光；所述第二發(fā)光層接收所述空穴傳輸層傳輸過來的所述空穴以及穿過所述第一發(fā)光層和中間傳導(dǎo)層的電子，所述空穴與所述電子相復(fù)合而發(fā)出紅光；所述中間傳導(dǎo)層使得紅光發(fā)光層與綠光發(fā)光層相互總用可消除掉器件的紅移現(xiàn)象并同時遮擋掉所述綠光從而保證了發(fā)光部發(fā)出色飽和較高的紅光，同時所述第一發(fā)光層產(chǎn)生的光子使得所述第二發(fā)光層發(fā)出的紅光效率得到了明顯的提高。
【文檔編號】H01L51/54GK103427044SQ201210174777
【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(xué)