一种倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，包括依次层叠的基底、阴极、电子传输层、蓝色量子点发光层、空穴传输层以及阳极，空穴传输层包括层叠的第一空穴传输层、第二空穴传输层和第三空穴传输层。第三空穴传输层的厚度为5nm～10nm。第二空穴传输层的HOMO能级大于第一空穴传输层的HOMO能级，从而在蓝光量子点发光层与阳极之间形成阶梯性势垒，达到逐步提高空穴传输层的空穴注入能力，满足蓝光光量子点薄膜电致发光器件的空穴注入的要求。本发明专利技术的电致发光材料器件空穴注入势垒低、载流子直接注入机制高、发光效率高。本发明专利技术还提供了制备如上倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件的方法。

Inverted blue light quantum dot thin film electroluminescent device and manufacturing method thereof

The present invention provides an inverted blue quantum dot thin film electroluminescent devices, including sequentially stacked substrate, cathode, electron transport layer, blue quantum dot light emitting layer, a hole transport layer and an anode hole transport layer includes stacked first hole transport layer, second hole transport layer and hole transport layer third. Third hole transport layer thickness of 5nm ~ 10nm. HOMO level second hole transport layer is greater than the HOMO level of the first hole transport layer, ladder barrier formed between the resulting in blue light quantum dot light emitting layer and the anode, to gradually increase the hole transport layer hole injection ability, meet the blue light quantum point thin film electroluminescent devices for hole injection. The electroluminescent material device has the advantages of low hole injection barrier, high direct carrier injection mechanism and high luminous efficiency. The invention also provides a method for preparing the blue light quantum dot thin film electroluminescent device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电致发光器件
，特别是一种倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件及其制造方法。
技术介绍
直径介于2nm～10nm之间的半导体量子点(QDs，QuantumDots)材料属于准零维(quasi-zero-dimensional)的纳米材料，也称为纳米晶。由于电子、空穴和激子在三维空间方向上被量子限域，使得QDs的能带结构由块体的连续结构变成具有分子特性的分立能级结构，当QDs粒径与Wannier激子Bohr半径相当或更小时，电子的局域性和相干性增强，激子带的吸收系数增加，出现激子强吸收，受激后能发射强荧光，并且具有窄而对称的发射光谱、宽而连续的吸收谱等优点。随着QDs尺寸变化，量子效应的作用使得其能隙宽度随之改变，从而发出不同颜色的光。目前，在发光领域性能较好的量子点主要是II-VI族核壳结构的CdSe@ZnS(3nm～6nm)和ZnCdS@ZnS(8nm～15nm)，尽管会因有害重金属镉而面临阻碍，但除去镉的QDs因亮度及效率相对较低，因此目前国际上仍以核壳结构的CdSe@ZnS为研究重点。把QDs作为发光层的三明治结构电致发光二极管(QLEDs，QuantumDotLightEmittingDiodes)也由此具备了高效率、色彩丰富、高稳定性等特点，加之QDs的可溶液加工特点，使QLEDs成为下一代柔性可穿戴显示与照明领域非常活跃和富有应用前景的研究热点。量子点的发光激子可由四种方式来形成，a)光致激发，主要发生于高能隙的蓝光、绿光发光后再激发低能隙的绿光、红光使其发光，目前已在LED背光源技术中得到很好应用；b)载流子从相邻的传输层直接注入到QDs，在QLEDs中当载流子注入势垒低于0.3eV时发生；c)激子在QDs相邻的发光层形成，再通过能量传递的方式到达QDs使其发光，在QLEDs中当载流子注入势垒高于0.3eV时发生；d)电场分离，主要发生于电化学领域。现有技术中的QLEDs器件存在以下的问题：核壳结构的CdSe@ZnS材料所制备的QLED器件存在的主要问题在于QDs材料本身的最高分子占有轨道位置(HOMO，HighestOccupiedMolecularOrbital)较高(>6.0eV)，尤其对于绿色和蓝色QDs来说，其HOMO能级均大于6.5eV，而常用的空穴传输材料的HOMO能级一般位于5.5eV～6.0eV之间，这就造成QLEDs器件较高的空穴注入势垒，使得载流子直接注入形成激子的过程受到制约，同时QDs具有宽而连续的吸收谱使得其很容易吸收外界能量而形成激子，因此，QLED中发光激子的形成主要受载流子直接注入和能量传递两种机制的共同作用。载流子直接注入的提高一般而言将增强QLEDs器件的发光效率；而能量传递机制由于一般由高能隙材料向低能隙材料进行，因此，对于高能隙的蓝光、绿光而言，能量传递机制的发生常常制约其发光效率的提高。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种空穴注入势垒低、载流子直接注入机制高的电致发光器件及其制作方法，可以达到提高空穴注入势垒、提高载流子直接注入机制的有益效果。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，包括依次层叠的基底、阴极、电子传输层、蓝色量子点发光层、空穴传输层以及阳极；其中，所述空穴传输层包括层叠的第一空穴传输层、第二空穴传输层和第三空穴传输层，所述第一空穴传输层与所述阳极直接接触，所述第三空穴传输层与所述蓝色量子点发光层直接接触；所述第一空穴传输层的材料为第一空穴层材料和第二空穴层材料的混合物，所述第一空穴层材料和第二空穴层材料的质量比为1:2～3:2，所述第一空穴传输层的厚度为20nm～30nm；所述第二空穴传输层的材料为第一空穴层材料与第三空穴层材料的混合物，所述第一空穴层材料与第三空穴层材料的质量比为1:4～1:2，所述第二空穴传输层的厚度为10nm～20nm；所述第三空穴传输层的材料为第三空穴层材料，所述第三空穴传输层的厚度为5nm～10nm；所述第三空穴传输层的HOMO能级为6.04eV～6.8eV，所述第二空穴传输层的HOMO能级为6.04eV～6.8eV，所述第一空穴传输层的HOMO能级为4.2eV～6.03eV，所述第三空穴传输层、所述第二空穴传输层和所述第一空穴传输层的HOMO能级依次减小。进一步地，所述阴极的材料为铟锡氧化物、掺氟氧化锡、掺铝的氧化锌及掺铟的氧化锌中的至少一种。进一步地，所述第三空穴层材料选自mCP及BCPPA中的至少一种。进一步地，所述第二空穴层材料选自N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺、2,2’二(3-二甲基苯氨基苯)1,1'联苯、4,4'-双(9H-咔唑-9-基)联苯、8,8-二(4-(9氢-咔唑-9-基)苯基)-8氢-吲哚[3,2,1-de]吖啶、3,5-二(9氢-咔唑-9-基)-氮及氮-联苯氨中的至少一种。进一步地，所述第一空穴层材料选自三氧化钼、三氧化钨、氧化钒及钛菁铜中的至少一种。进一步地，所述阳极的材料为铝、银、金及铂中的至少一种。进一步地，所述蓝色量子点发光层的材料是CdSe@ZnS核壳结构量子点，其中，@表示包覆，“CdSe@ZnS”为ZnS包覆CdSe；“ZnCdS@ZnS”为ZnS包覆ZnCdS；所述蓝色量子点发光层的厚度为15nm～30nm。如上所述的倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件的制作方法，包括如下步骤：基底上制备一层厚度为80nm～200nm的ITO导电膜，此ITO导电膜为阴极，所述阴极的材料为铟锡氧化物、掺氟氧化锡、掺铝的氧化锌及掺铟的氧化锌中的至少一种；对制备有阴极的基底依次用洗涤剂、丙酮、乙醇和异丙醇各超声处理15min，再进行紫外臭氧处理15min；在ITO导电膜上依次用溶液旋涂法制备电子传输层、蓝色量子点发光层，电子传输层厚度30nm～50nm范围内，蓝色量子点发光层厚度15nm～30nm范围内；在电子传输层上用真空蒸镀法依次制备厚度为5nm～10nm的第三空穴传输层，厚度为10nm～20nm的第二空穴传输层，厚度为20nm～30nm的第一空穴传输层，最后制备厚度为100nm～150nm的阳极。进一步地，在将ITO导电膜制备在基底上之前，先将基底依次用洗涤剂、丙酮、乙醇和异丙醇各超声处理15min。进一步地，所述ITO导电膜制备在基底上的方法为蒸镀、喷镀、溅射、电化学蒸发沉积或电化学方式中的一种。这种电致发光器件，采用多层掺杂的空穴传输层，且满足从阳极到蓝色量子点发光层的空穴传输层的HOMO能级依次逐步递增，形成从阳极到蓝色量子点发光层的阶梯型势垒。在第一空穴传输层、第二空穴传输层中都含有高迁移率的第一空穴传输材料，并且第一空穴传输层、第二空穴传输层的空穴传输材料第二空穴传输材料、第三空穴传输材料的HOMO能级依次增高，以此形成层层的HOMO能级递进关系，并使多层空穴传输层之间的界面势垒进一步消除，空穴注入势垒低，空穴注入势垒更加平缓，载流子直接注入机制高，以此降低器件驱动电压。在临近蓝色量子点发光层的位置采用不掺杂的空穴传输材料是为阻止高迁移率的第一空穴层材料与蓝色量子点发光层的直接接触，易于发光猝灭。其中第二空穴层材料与第三空穴层材料掺杂材料质量比为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，其特征在于，包括依次层叠的基底、阴极、电子传输层、蓝色量子点发光层、空穴传输层以及阳极；其中，所述空穴传输层包括层叠的第一空穴传输层、第二空穴传输层和第三空穴传输层，所述第一空穴传输层与所述阳极直接接触，所述第三空穴传输层与所述蓝色量子点发光层直接接触；所述第一空穴传输层的材料为第一空穴层材料和第二空穴层材料的混合物，所述第一空穴层材料和第二空穴层材料的质量比为1:2～3:2，所述第一空穴传输层的厚度为20～30nm；所述第二空穴传输层的材料为第一空穴层材料与第三空穴层材料的混合物，所述第一空穴层材料与第三空穴层材料的质量比为1:4～1:2，所述第二空穴传输层的厚度为10～20nm；所述第三空穴传输层的材料为第三空穴层材料，所述第三空穴传输层的厚度为5～10nm；所述第三空穴传输层的HOMO能级为6.04eV～6.8eV，所述第二空穴传输层的HOMO能级为6.04eV～6.8eV，所述第一空穴传输层的HOMO能级为4.2eV～6.03eV，所述第三空穴传输层、所述第二空穴传输层和所述第一空穴传输层的HOMO能级依次减小。

【技术特征摘要】
1.一种倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，其特征在于，包括依次层叠的基底、阴极、电子传输层、蓝色量子点发光层、空穴传输层以及阳极；其中，所述空穴传输层包括层叠的第一空穴传输层、第二空穴传输层和第三空穴传输层，所述第一空穴传输层与所述阳极直接接触，所述第三空穴传输层与所述蓝色量子点发光层直接接触；所述第一空穴传输层的材料为第一空穴层材料和第二空穴层材料的混合物，所述第一空穴层材料和第二空穴层材料的质量比为1:2～3:2，所述第一空穴传输层的厚度为20～30nm；所述第二空穴传输层的材料为第一空穴层材料与第三空穴层材料的混合物，所述第一空穴层材料与第三空穴层材料的质量比为1:4～1:2，所述第二空穴传输层的厚度为10～20nm；所述第三空穴传输层的材料为第三空穴层材料，所述第三空穴传输层的厚度为5～10nm；所述第三空穴传输层的HOMO能级为6.04eV～6.8eV，所述第二空穴传输层的HOMO能级为6.04eV～6.8eV，所述第一空穴传输层的HOMO能级为4.2eV～6.03eV，所述第三空穴传输层、所述第二空穴传输层和所述第一空穴传输层的HOMO能级依次减小。2.根据权利要求1所述的倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，其特征在于，所述阴极的材料为铟锡氧化物、掺氟氧化锡、掺铝的氧化锌及掺铟的氧化锌中的至少一种。3.根据权利要求1所述的倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，其特征在于，所述第三空穴层材料选自mCP及BCPPA中的至少一种。4.根据权利要求1所述的倒置蓝光量子点薄膜电致发光器件，其特征在于，所述第二空穴层材料选自N,N′-二(1-萘基)-N,N′-二苯基-1,1′-联苯-4-4′-二胺、2,2’二(3-二甲基苯氨基苯)1,1'联苯、4,4'-双(9H-咔唑-9-基)联苯、8,8-二(4-(9氢-咔唑-9-基)苯基)-8氢-吲哚[3,2,1-de]吖啶、3,5-二(9氢-咔唑-9-基)-氮及氮-联...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹进，周洁，谢婧薇，魏翔，俞浩健，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31