基于银纳米线电极的高效柔性量子点发光二极管及其制备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于银纳米线电极的高效柔性量子点发光二极管及其制备，该基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，自下而上包括柔性透明阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及金属阳极；其中，所述柔性透明阴极为银纳米线嵌入柔性基底所制备的复合电极。本发明专利技术通过对相应器件制备工艺的关键参数与条件等进行改进，利用纳米氧化锌对电极表面进行修饰，得到了平整纳米氧化锌层表面，这保证了纳米氧化锌的电子传输性能，最终充分发挥了银纳米线柔性透明电极增强柔性量子点发光二极管出光效率的作用，有效地提升柔性量子点发光二极管的发光效率至世界领先水平。

【技术实现步骤摘要】
基于银纳米线电极的高效柔性量子点发光二极管及其制备
本专利技术属于量子点发光二极管领域，更具体地，涉及一种基于银纳米线电极的高效柔性量子点发光二极管及其制备方法，该柔性量子点发光二极管基于银纳米线透明电极增强发光器件出光效率的作用，是一种高效的柔性量子点发光二极管。
技术介绍
量子点发光二极管(QLED)自1994年被发现以来(V.L.Colvin,M.C.Schlamp,A.P.Alivisatos.Light-EmittingDiodesMadefromCadmiumSelenideNanocrystalsandaSemiconductingPolymer.Nature1994,370(6488),354-357)，在至今为止的30多年里受到了人们的大力关注和广泛研究。QLED的外量子效率从刚开始不到0.01％发展到接近21％(XingliangDai,ZhenxingZhang,YizhengJin,YuanNiu,HujiaCao,XiaoyongLiang,LiweiChen,JianpuWang,XiaogangPeng.Solution-Processed,High-PerformanceLight-EmittingDiodesBasedonQuantumDots.Nature2014,515(7525),96-99)，QLED之所以受到人们的广泛研究是因为器件制备的简单性、成本低的优点，同时也得益于QLED器件中的核心材料量子点合成简单、发光峰位置可调、发光光谱半高宽窄、量子产率高等优点。随着QLED的迅猛发展，其在柔性光电子如可穿戴、可弯折、柔性显示与照明设备方面的需求日趋急迫，然而柔性QLED的发展却十分缓慢，目前报道的最高效率不到15％(RongmeiYu,FurongYin,XiaoyuHuang,WenyuJi.MoldingHemisphericalMicrolensArraysonFlexibleSubstratesforHighlyEfficientInvertedQuantumDotLightEmittingDiodes.J.Mater.Chem.C2017,5(27),6682-6687)，远远落后于非柔性QLED的发展，低于柔性光电子器件的需求水平。限制柔性QLED发展的关键因素是柔性电极的性能及QLED器件中的光损耗。目前报道的柔性电极的制备方法大多是在柔性透明基底上蒸镀或者溅射常规电极，比如说氧化铟锡(ITO)、金属银等，这种透明电极本质上是非柔性电极，不利于柔性QLED的性能提升；其次，QLED器件中，由于各层折射率的差异，在波导模式中的光损耗高达40％，基底模式中损耗占比20％，如果按照内量子效率100％算的话，加上器件中光的吸收损耗与表面等离子基元损耗，理论上出光效率不到20％(RuidongZhu,ZhenyueLuo,Shin-TsonWu.Opt.Express2014,22(S7),A1783-A1798)。目前在解决柔性电极这个问题上，研究者一般采用银纳米线(AgNWs)作为柔性电极，这类型电极机械性能好，且与柔性基底形成复合电极后，光电性能都能媲美ITO电极(WhitneyGaynor,SimoneHofmann,M.GreysonChristoforo,ChristophSachse,SaahilMehra,AlbertoSalleo,MichaelD.McGehee,MalteC.Gather,Lüssem,LarsMüller-Meskamp,PeterPeumans,KarlLeo.ColorintheCorners:ITO-FreeWhiteOLEDswithAngularColorStability.Adv.Mater.2013,25(29),4006-4013)，但利用银纳米作为底电极制备柔性QLED时，对电极的要求除了透过率方阻等达标外，还要求其表面粗糙度能小到保证上层材料能很好的成膜，实际上，这也是目前存在的一个需要克服的难题。在QLED的制备过程中，溶液法制备的纳米氧化锌是常用的电子传输材料，在高效柔性QLED的制备过程中，如何采用纳米氧化锌修饰银纳米线电极并同时发挥其良好的电子传输性能，是保证获得高效柔性QLED的必要前提。借鉴于其他发光二极管如有机发光二极管领域人们对于器件光取出结构方面的研究，研究者一般采用光子晶体、光学栅格等需要复杂精细的工艺技术才能获得的结构，来解决发光器件中光损耗的问题，这在一定程度上限制了柔性QLED发光效率的提升。而AgNWs作为一种溶液法就可制备的柔性电极，在有机发光二极管及聚合物发光二极管的应用中，人们发现其还具有增强器件中的光散射最终增强发光器件出光效率提升发光性能的作用(WhitneyGaynor,SimoneHofmann,M.GreysonChristoforo,ChristophSachse,SaahilMehra,AlbertoSalleo,MichaelD.McGehee,MalteC.Gather,Lüssem,LarsMüller-Meskamp,PeterPeumans,KarlLeo,Adv.Mater.2013,25(29),4006-4013)。因此，提升柔性QLED器件效率的有效且经济的方法是采用AgNWs作为柔性透明电极，而基于AgNWs如何进一步提升量子点发光二极管器件的效率则是需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术的目的在于提供基于银纳米线电极的高效柔性量子点发光二极管及其制备，其中通过对柔性量子点发光二极管的结构、组成，以及相应器件制备工艺的关键参数及条件等进行改进，利用纳米氧化锌电子传输层对AgNWs与柔性基底的复合电极表面进行修饰，保证电极表面的平整性与电子传输层的电子传输能力，使得该柔性透明电极充分发挥增强柔性量子点发光二极管出光效率的作用，极大的提升了柔性量子点发光二极管的发光效率。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，自下而上包括柔性透明阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及金属阳极；其中，所述柔性透明阴极为银纳米线嵌入柔性基底所得到的复合电极。作为本专利技术的进一步优选，所述柔性透明阴极同时是一种光取出结构介质，主要由具有微米级孔径的银纳米线网状结构组成，且其均方根表面粗糙度不大于5nm；优选的，所述柔性基底为聚酰亚胺。作为本专利技术的进一步优选，所述柔性透明阴极采用溶液法制备得到，该溶液法所采用的溶剂为甲苯、三氯甲烷或二氯甲烷，具体包括以下步骤：在基板上通过刮涂的方法形成银纳米线网状结构，然后退火；接着，在该网状结构上基于所述溶液法通过刮涂或者旋涂的方法形成柔性材料的薄膜，然后在200-300℃下固化，接着将柔性薄膜从所述基板上剥离即可得到柔性透明电极；优选的，所述基板为玻璃基板，所述柔性材料为聚酰亚胺。作为本专利技术的进一步优选，所述量子点发光层包括核壳结构量子点，其中核为硒化镉、硫化镉、碲化镉其中的一种，壳为硫化镉、硫化锌其中的一种或两种，该核壳结构量子点的表面还包裹有油酸、正十二烷基硫醇中的一种或者两种基团，该量子点发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，自下而上包括柔性透明阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及金属阳极；其中，所述柔性透明阴极为银纳米线嵌入柔性基底所得到的复合电极。

【技术特征摘要】
1.一种基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，自下而上包括柔性透明阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层以及金属阳极；其中，所述柔性透明阴极为银纳米线嵌入柔性基底所得到的复合电极。2.如权利要求1所述基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，所述柔性透明阴极同时是一种光取出结构介质，主要由具有微米级孔径的银纳米线网状结构组成，且其均方根表面粗糙度不大于5nm；优选的，所述柔性基底为聚酰亚胺。3.如权利要求1所述基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，所述柔性透明阴极采用溶液法制备得到，该溶液法所采用的溶剂为甲苯、三氯甲烷或二氯甲烷，具体包括以下步骤：在基板上通过刮涂的方法形成银纳米线网状结构，然后退火；接着，在该网状结构上基于所述溶液法通过刮涂或者旋涂的方法形成柔性材料的薄膜，然后在200-300℃下固化，接着将柔性薄膜从所述基板上剥离即可得到柔性透明电极；优选的，所述基板为玻璃基板，所述柔性材料为聚酰亚胺。4.如权利要求1所述基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层包括核壳结构量子点，其中核为硒化镉、硫化镉、碲化镉其中的一种，壳为硫化镉、硫化锌其中的一种或两种，该核壳结构量子点的表面还包裹有油酸、正十二烷基硫醇中的一种或者两种基团，该量子点发光层的发光波段优选为红光波段。5.如权利要求1所述基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管，其特征在于，所述电子传输层为纳米氧化锌层，该纳米氧化锌层的厚度优选为80nm～150nm，其成膜后均方根表面粗糙度不超过2nm。6.制备如权利要求1－5任意一项所述基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)制备柔性透明电极，该柔性透明电极为银纳米线嵌入柔性基底所得到的复合电极；(2)在所述柔性透明电极上旋涂制备电子传输层，然后退火；(3)在所述电子传输层旋涂制备量子点发光层，然后退火；(4)在所述量子点发光层蒸镀空穴传输层；(5)在所述空穴传输层上蒸镀空穴注入层；(6)在所述空穴注入层上蒸镀金属阳极，即可得到基于银纳米线透明电极的柔性量子点发光二极管。7.如权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体是：在基板上通过刮涂的方法形成银纳米线网...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，丁可，方云生，胡彬，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42