一種全無機量子點發(fā)光二極管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種全無機量子點發(fā)光二極管，發(fā)光二極管依次疊加的陽極、發(fā)光層、電子傳輸層和陰極。本發(fā)明采用具有n型半導(dǎo)體缺陷的TiO2-x薄膜與具有p型半導(dǎo)體缺陷的膠體量子點發(fā)光層。在正負極加偏壓時，即可在電子傳輸層與發(fā)光層界面處產(chǎn)生p-n結(jié)激子。一方面采用TiO2-x為電子傳輸層可有效提高載流子電子的傳輸效率，另一方面無空穴傳輸層可很大程度上減少其對激子發(fā)光的阻礙作用，能大大提高量子點發(fā)光二極管的電光轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種全無機量子點發(fā)光二極管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于二極管領(lǐng)域，特別涉及一種全無機量子點發(fā)光二極管。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會對高效率環(huán)保節(jié)能的不斷要求，新型光電技術(shù)LED以其低耗能，產(chǎn)熱少，使用壽命長等優(yōu)點逐漸取代傳統(tǒng)的照明材料，成為當代最具潛力的新型綠色照明光源。并且已廣泛應(yīng)用于白光照明、彩色顯示屏、背光源、彩燈裝飾等領(lǐng)域。其中有機發(fā)光二極管(OLED)最先發(fā)展起來，但由于在封裝技術(shù)及使用壽命上都存在著無法避免的問題，經(jīng)過不斷探索，近年來發(fā)現(xiàn)無機發(fā)光二極管能夠有效的解決這一問題，不僅降低OLED在封裝上的嚴格要求，還可以延長使用壽命。目前應(yīng)用最廣泛的發(fā)光材料依然是熒光粉材料，但是熒光粉的光衰大，顆粒均勻度差、使用壽命短，并不是最理想的LED發(fā)光材料。。與熒光粉相比，量子點的發(fā)光半峰寬窄(發(fā)光色純度高)，發(fā)光量子效率高，發(fā)光顏色可通過控制量子點尺寸大小進行調(diào)節(jié)。此外無機材料作為量子點LED(QLED)的傳輸層，不僅降低OLED在封裝上的嚴格要求，還可以延長使用壽命。因此，目前QLED成為了目前新型LED的研究主要方向熱點，具有廣闊的前景。
[0003]由于載流子傳輸層的不同，QLED主要分為有機載流子傳輸層QLED和無機載流子傳輸層QLED。前者需要很高的啟動電壓，且有機聚合物的材料空氣穩(wěn)定性差，不耐高溫，嚴密封裝技術(shù)要求高，存在很大問題。而無機載流子傳輸層雖然空氣穩(wěn)定性好，無需嚴密封裝，但仍存在一定問題:空穴傳輸層空穴注入量子點的速率與和電子傳輸層將電子注入量子點的速率存在很大的差異，一般電子注入速率高，從而導(dǎo)致電子在量子點中堆積，過量的電子將會導(dǎo)致量子點充電以及非輻射復(fù)合。因此需要選擇特定的半導(dǎo)體材料與量子點相匹配。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種全無機量子點發(fā)光二極管，本發(fā)明使得QLED光電轉(zhuǎn)換效率提高，無需嚴格封裝。
[0005]本發(fā)明的一種全無機量子點發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管從下而上依次疊加陽極、量子點發(fā)光層、電子傳輸層和陰極；其中陽極為金屬導(dǎo)電層，量子點發(fā)光層為CdxSe1+x/ZnS量子點發(fā)光層，x = 0.2-0.8，電子傳輸層為Ti02_x電子傳輸層，x = 0.5或0.8。
[0006]所述陽極為金屬Ag電極或Al電極。
[0007]蒸鍍法或涂覆法制備金屬導(dǎo)電層。
[0008]所述金屬導(dǎo)電層厚度為10-100nm。
[0009]所述CdxSe1+x/ZnS量子點為具有核殼結(jié)構(gòu)的P型結(jié)構(gòu)CdxSe1+x/ZnS量子點，x =
0.2—0.8 ο
[0010]所述CdxSe1+x/ZnS量子點的發(fā)光效率為70% -90 %，發(fā)射峰半峰寬為20_55nm。
[0011 ] 磁控濺射法或溶劑熱法制備Ti02_x電子傳輸層。
[0012]所述Ti02_x電子傳輸層為氧離子空位型的η型半導(dǎo)體Ti02_x薄膜。
[0013]Ti02_x 薄膜的厚度為 50_200nm。
[0014]所述陰極為FTO導(dǎo)電玻璃。
[0015]發(fā)光二極管自下而上包括四部分:第一層，即陰極，由透明導(dǎo)電薄膜FTO及石英玻璃(即FTO導(dǎo)電玻璃)構(gòu)成；第二層，即電子傳輸層，為η型半導(dǎo)體Ti02_x薄膜，通過溶劑熱法或磁控濺射法沉積到FTO導(dǎo)電玻璃上；第三層，即發(fā)光材料膠體量子點層，為Cd1+xSex/ZnS量子點層，通過旋涂法與Ti02_x薄膜層結(jié)合；第四層，即陽極，為金屬鋁或銀，通過蒸鍍法或涂覆法將金屬沉積在發(fā)光層量子點表面。
[0016]本發(fā)明通過制備出不具有空穴傳輸層的量子點二極管裝置，僅需很小的偏向電壓就能使得在電子傳輸層和發(fā)光層界面產(chǎn)生p-n結(jié)激子，電子和空穴注入速率，合成具有較高熒光效率的QLED，由于采用鈣鈦礦和金紅石型結(jié)構(gòu)摻雜的T12薄膜可有效提高電子傳輸層的載流子傳輸效率，并且避免使用P型半導(dǎo)體作為空穴傳輸層，減少其對光的吸收和阻擋，從而有效提高了 QLED的發(fā)光效率。
[0017]有益.效果
[0018]本發(fā)明通過制備出不具有空穴傳輸層的量子點二極管裝置，僅需很小的偏向電壓就能使得在電子傳輸層和發(fā)光層界面產(chǎn)生P-n結(jié)激子，電子和空穴注入速率，合成具有較高熒光效率的QLED，由于采用鈣鈦礦和金紅石型結(jié)構(gòu)摻雜的T12薄膜可有效提高電子傳輸層的載流子傳輸效率，并且避免使用P型半導(dǎo)體作為空穴傳輸層，減少其對光的吸收和阻擋，從而提高了 QLED的發(fā)光效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為全無機量子點發(fā)光二極管示意圖，其中I為陽極，2為量子點發(fā)光層，3為電子傳輸層，4為陰極，5為基底。

【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0021]實施例1
[0022]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備的T12薄膜，厚度為150nm ;發(fā)光層為核殼結(jié)構(gòu)CdSe2/ZnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為28nm ;量子點發(fā)光效率為84.6% ;陽極為蒸鍍法沉積的金屬鋁薄膜，其厚度為80nm。
[0023]實施例2
[0024]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備具有氧離子空位的銳鈦礦與金紅石摻雜結(jié)構(gòu)η型半導(dǎo)體T1h2薄膜，厚度150nm ;發(fā)光層為膠體法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)CdSe2/ZnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為28nm ;量子點發(fā)光效率為84.6%;陽極為蒸鍍法沉積的金屬鋁薄膜，其厚度為80nm。
[0025]實施例3
[0026]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備具有氧離子空位的銳鈦礦與金紅石摻雜結(jié)構(gòu)η型半導(dǎo)體T1h2薄膜，厚度150nm ;發(fā)光層為膠體法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)CduSeu/ZnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為32nm ;量子點發(fā)光效率為86% ;陽極為蒸鍍法沉積的金屬鋁薄膜，其厚度為80nm。
[0027]實施例4
[0028]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備具有氧離子空位的銳鈦礦與金紅石摻雜結(jié)構(gòu)η型半導(dǎo)體T1h2薄膜，厚度10nm ;發(fā)光層為膠體法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)CduSeu/ZnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為32nm ;量子點發(fā)光效率為86% ;陽極為蒸鍍法沉積的金屬銀薄膜，其厚度為80nm。
[0029]實施例5
[0030]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備具有氧離子空位的銳鈦礦與金紅石摻雜結(jié)構(gòu)η型半導(dǎo)體T1h2薄膜，厚度150nm ;發(fā)光層為膠體法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)Cc^5Sea5AnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為29nm ;量子點發(fā)光效率為83.7% ;陽極為蒸鍍法沉積的金屬銀薄膜，其厚度為50nm。
[0031]實施例6
[0032]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備具有氧離子空位的銳鈦礦與金紅石摻雜結(jié)構(gòu)η型半導(dǎo)體T1h2薄膜，厚度150nm ;發(fā)光層為膠體法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)Cc^5Sea5AnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為29nm ;量子點發(fā)光效率為83.7% ;陽極為蒸鍍法沉積的金屬銀薄膜，其厚度為50nm。
[0033]實施例7
[0034]陰極采用商業(yè)FTO導(dǎo)電玻璃；電子傳輸層為溶劑熱法制備具有氧離子空位的銳鈦礦與金紅石摻雜結(jié)構(gòu)η型半導(dǎo)體T1h5薄膜，厚度10nm ;發(fā)光層為膠體法制備的具有核殼結(jié)構(gòu)CduSeu/ZnS量子點，發(fā)射峰半峰寬為29nm ;量子點發(fā)光效率為83.7% ;陽極為蒸鍍法沉積的金屬銀薄膜，其厚度為50nm。
【權(quán)利要求】
1.一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述發(fā)光二極管從下而上依次疊加陽極、量子點發(fā)光層、電子傳輸層和陰極；其中陽極為金屬導(dǎo)電層，量子點發(fā)光層為CdxSe1+x/ZnS量子點發(fā)光層，x = 0.2-0.8，電子傳輸層為Ti02_x電子傳輸層，x = 0.5或0.8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述陽極為金屬Ag電極或Al電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:蒸鍍法或涂覆法制備金屬導(dǎo)電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述金屬導(dǎo)電層厚度為10-100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述CdxSe1+x/ZnS量子點為具有核殼結(jié)構(gòu)的P型結(jié)構(gòu)CdxSe1+x/ZnS量子點，x = 0.2-0.8。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述CdxSe1+x/ZnS量子點的發(fā)光效率為70% -90%，發(fā)射峰半峰寬為20-55nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:磁控濺射法或溶劑熱法制備Ti02_x電子傳輸層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述Ti02_x電子傳輸層為氧離子空位型的η型半導(dǎo)體Ti02_x薄膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:Ti02_x薄膜的厚度為 50_200nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全無機量子點發(fā)光二極管，其特征在于:所述陰極為FTO導(dǎo)電玻璃。
【文檔編號】H01L51/52GK104201293SQ201410468214
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】李耀剛, 李佳慧, 王宏志, 張青紅 申請人:東華大學(xué)