一种适用于照明应用的量子点发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于照明应用的量子点发光二极管及其制备方法。所述量子点发光二极管由底到顶依次包括基底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极或由底到顶依次包括基底、底电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层、顶电极；量子点发光层为核壳结构，量子点发光层由壳层包覆核层而成；壳层的材料为xZnSe、xZnSemS1‑m、xZnnCd1‑nSe、xZnnCd1‑nSemS1‑m中的一种，x表示层数，15>x>1，1>m>0.5，1>n>0.5；核层的材料为CdSe、CdyZn1‑ySe、CuInSe2、CuInSeyS1‑y、ZnCuInSe、ZnCuInS、ZnCuInSeyS1‑y、CdyZn1‑ySekS1‑k中的一种，1>y>0，1>k>0。本发明专利技术能够降低空穴传输层和量子点发光层之间的能级势垒，从而提高了最高效率下量子点发光二极管的亮度，使得量子点发光二极管在高亮度下具有高外量子效率，达到了照明要求。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于照明应用的量子点发光二极管及其制备方法
本专利技术涉及电致发光量子点器件
，特别是涉及一种适用于照明应用的量子点发光二极管及其制备方法。
技术介绍
基于量子点的发光二极管(QuantumdotLightEmittingDiodes,QLEDs)具有发光强度高，单色性好，色彩饱和度高，稳定性好等优点，因此，QLEDs在显示和照明领域有良好的应用前景。目前红色和绿色外量子效率均已经超过20％，红色最高亮度小于200000cd/m2，绿色最高亮度小于300000cd/m2，蓝色最高亮度小于20000cd/m2，然而在每种器件效率达到最高时，其亮度均小于2000cd/m2，使得目前QLED虽然能够满足显示领域的应用，然而由于照明领域要求最高效率时亮度达到数千到数万坎德拉每平方米，使得目前量子点发光二极管不能满足照明领域应用。目前，QLEDs的量子点发光层中的量子点为核壳结构量子点，其中壳层通常采用CdS或者ZnS材料，这就导致了QLEDs中量子点发光层和空穴传输层之间存在较大的能级势垒。具体的，采用CdS或者ZnS这两种材料作为核壳结构量子点最外层(壳层)时通常会造成量子点发光层和空穴传输层之间形成大于1电子伏特的空穴注入势垒，使得空穴难以注入到量子点发光层，而电子传输层却很容易把电子注入到量子点发光层中，造成在量子点发光层中由于空穴注入效率低使得电子和空穴不平衡，最终造成QLEDs在最高效率下亮度较低，例如，QLEDs会小于2000cd/m2，从而不适合照明领域应用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种适用于照明应用的量子点发光二极管及其制备方法，以降低空穴传输层和量子点发光层之间的能级势垒，降低空穴注入难度，提高空穴注入效率，提高最高效率下QLEDs的亮度，达到照明要求。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种适用于照明应用的量子点发光二极管，所述量子点发光二极管由底到顶依次包括基底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极或由底到顶依次包括基底、底电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层、顶电极；所述量子点发光层为核壳结构，所述量子点发光层由壳层包覆核层而成；所述壳层的材料为xZnSe、xZnSemS1-m、xZnnCd1-nSe、xZnnCd1-nSemS1-m中的一种，x表示层数，15>x>1，1>m>0.5，1>n>0.5；所述核层的材料为CdSe、CdyZn1-ySe、CuInSe2、CuInSeyS1-y、ZnCuInSe、ZnCuInS、ZnCuInSeyS1-y、CdyZn1-ySekS1-k中的一种，1>y>0，1>k>0。可选的，所述量子点发光层与所述空穴传输层之间的能级势垒为0-0.8eV。可选的，所述量子点发光层覆盖的荧光范围为450-650nm；所述量子点发光二极管的电致发光光谱的覆盖范围为460-660nm。可选的，所述量子点发光二极管发出的红色光的最大亮度范围为2×105-4×105cd/m2；所述量子点发光二极管发出的绿色光的最大亮度范围为3×105-6×105cd/m2；所述量子点发光二极管发出的蓝色光的最大亮度范围为1.5×104-1.6×105cd/m2。可选的，发出红色光的量子点发光二极管的电流效率为20-35cd/A；发出绿色光的量子点发光二极管的电流效率为80-110cd/A；发出蓝色光的量子点发光二极管的电流效率为5-20cd/A。可选的，发出红色光的量子点发光二极管的外量子效率为10-30％；发出绿色光的量子点发光二极管的外量子效率为15-25％；发出蓝色光的量子点发光二极管的外量子效率为6-20％。可选的，发出红色光的量子点发光二极管的所述电流效率或所述外量子效率最大时，发出红色光的量子点发光二极管的亮度为1×104-5×104cd/m2；发出绿色光的量子点发光二极管的所述电流效率或所述外量子效率最大时，发出绿色光的量子点发光二极管的亮度为1×104-10×104cd/m2；发出蓝色光的量子点发光二极管的所述电流效率或所述外量子效率最大时，发出蓝色光的量子点发光二极管的亮度为4×103-3×104cd/m2。可选的，所述空穴注入层的材料为聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐，或为有掺杂的聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐，掺杂物为二甲基亚砜、石墨烯、山梨醇中一种或几种；所述空穴传输层的材料为聚(N,N'-双(4-丁基苯基)-N,N'-双(苯基)联苯胺)、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-co-(4,4'-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺]、聚(9-乙烯基咔唑)、三(4-咔唑-9-基苯基)胺，4,4'-二(9-咔唑)联苯，N,N'-双-(1-奈基)-N,N’-二苯基-1,1’-联苯-4,4’-二胺、间苯二咔唑、MoO3、NiO、V2O5、WO3中的一种或几种；所述电子传输层的材料为无机金属氧化物、掺杂有Li、Al、Mg、Cs、In、Ga、Zr中一种或几种的无机金属氧化物或8-羟基喹啉铝，所述无机金属氧化物为ZnO、SnO、TiO2、ZrO2；所述顶电极的材料为Al、Ag或Au。本专利技术还提供了一种如上述所述的量子点发光二极管的制备方法，所述方法包括：在基底上生长底电极；所述底电极为ITO玻璃基片；利用旋转涂膜法在所述ITO玻璃基片上生长空穴注入层；利用旋转涂膜法在所述空穴注入层上生长空穴传输层；利用旋转涂膜法在所述空穴传输层上生长量子点发光层；所述量子点发光层为核壳结构，所述量子点发光层由壳层包覆核层而成；所述壳层的材料为xZnSe、xZnSemS1-m、xZnnCd1-nSe、xZnnCd1-nSemS1-m中的一种，x表示层数，15>x>1，1>m>0.5，1>n>0.5；所述核层的材料为CdSe、CdyZn1-ySe、CuInSe2、CuInSeyS1-y、ZnCuInSe、ZnCuInS、ZnCuInSeyS1-y、CdyZn1-ySekS1-k中的一种，1>y>0，1>k>0；利用旋转涂膜法在所述量子点发光层上生长电子传输层；在所述电子传输层上生长顶电极。本专利技术还提供了一种如上述所述的量子点发光二极管的制备方法，所述方法包括：在基底上生长底电极；所述底电极为ITO玻璃基片；利用旋转涂膜法在所述ITO玻璃基片上生长电子传输层；利用旋转涂膜法在所述电子传输层上生长量子点发光层；所述量子点发光层为核壳结构，所述量子点发光层由壳层包覆核层而成；所述壳层的材料为xZnSe、xZnSemS1-m、xZnnCd1-nSe、xZnnCd1-nSemS1-m中的一种，x表示层数，15>x>1，1>m>0.5，1>n>0.5；所述核层的材料为CdSe、CdyZn1-ySe、CuInSe2、CuInSeyS1-y、ZnCuInSe、Z本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光二极管由底到顶依次包括基底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极或由底到顶依次包括基底、底电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层、顶电极；所述量子点发光层为核壳结构，所述量子点发光层由壳层包覆核层而成；所述壳层的材料为xZnSe、xZnSemS1‑m、xZnnCd1‑nSe、xZnnCd1‑nSemS1‑m中的一种，x表示层数，15>x>1，1>m>0.5，1>n>0.5；所述核层的材料为CdSe、CdyZn1‑ySe、CuInSe2、CuInSeyS1‑y、ZnCuInSe、ZnCuInS、ZnCuInSeyS1‑y、CdyZn1‑ySekS1‑k中的一种，1>y>0，1>k>0。

【技术特征摘要】
1.一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光二极管由底到顶依次包括基底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极或由底到顶依次包括基底、底电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层、顶电极；所述量子点发光层为核壳结构，所述量子点发光层由壳层包覆核层而成；所述壳层的材料为xZnSe、xZnSemS1-m、xZnnCd1-nSe、xZnnCd1-nSemS1-m中的一种，x表示层数，15>x>1，1>m>0.5，1>n>0.5；所述核层的材料为CdSe、CdyZn1-ySe、CuInSe2、CuInSeyS1-y、ZnCuInSe、ZnCuInS、ZnCuInSeyS1-y、CdyZn1-ySekS1-k中的一种，1>y>0，1>k>0。2.根据权利要求1所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层与所述空穴传输层之间的能级势垒为0-0.8eV。3.根据权利要求1所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层覆盖的荧光范围为450-650nm；所述量子点发光二极管的电致发光光谱的覆盖范围为460-660nm。4.根据权利要求1所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光二极管发出的红色光的最大亮度范围为2×105-4×105cd/m2；所述量子点发光二极管发出的绿色光的最大亮度范围为3×105-6×105cd/m2；所述量子点发光二极管发出的蓝色光的最大亮度范围为1.5×104-1.6×105cd/m2。5.根据权利要求4所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，发出红色光的量子点发光二极管的电流效率为20-35cd/A；发出绿色光的量子点发光二极管的电流效率为80-110cd/A；发出蓝色光的量子点发光二极管的电流效率为5-20cd/A。6.根据权利要求5所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，发出红色光的量子点发光二极管的外量子效率为10-30％；发出绿色光的量子点发光二极管的外量子效率为15-25％；发出蓝色光的量子点发光二极管的外量子效率为6-20％。7.根据权利要求6所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，发出红色光的量子点发光二极管的所述电流效率或所述外量子效率最大时，发出红色光的量子点发光二极管的亮度为1×104-5×104cd/m2；发出绿色光的量子点发光二极管的所述电流效率或所述外量子效率最大时，发出绿色光的量子点发光二极管的亮度为1×104-10×104cd/m2；发出蓝色光的量子点发光二极管的所述电流效率或所述外量子效率最大时，发出蓝色光的量子点发光二极管的亮度为4×103-3×104cd/m2。8.根据权利要求1所述的一种适用于照明应用的量子点发光二极管，其特征在于，所述空穴注入层的材料为聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸盐，或为有掺杂的聚(3,4-乙撑二氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林松，申怀彬，李昭涵，张彦斌，吴瑞丽，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41