一种基于AZO电极的正型QLED器件及其制备方法技术

本发明专利技术属于发光二极管技术领域，具体涉及一种基于AZO电极的正型QLED器件及其制备方法。本发明专利技术通过将AZO替代ITO作为正型QLED器件的阳极材料，通过射频磁控溅射法制备铝掺杂氧化锌AZO透明电极，并对溅射功率和溅射压强进行优化，最终制备得到基于AZO电极的QLED器件，本发明专利技术中AZO透明导电薄膜材料来源丰富、廉价且无毒，AZO电极的功函数高达5.0 eV左右，有利于降低空穴注入势垒，提高空穴注入效率。本发明专利技术中最终制备得到的基于AZO电极的QLED器件的参数中，最大亮度为102500 cd/m

A Novel QLED Device Based on AZO Electrode and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于AZO电极的正型QLED器件及其制备方法
本专利技术属于发光二极管
，具体涉及一种基于AZO电极的正型QLED器件及其制备方法。
技术介绍
量子点发光二极管（Quantumdotlightemittingdiodes，简称QLED）具有在可见光范围内发射波长可调，较窄的半峰宽，亮度高，可用溶液法制备等优点，近年来，其相关领域的研究受到广泛的关注，同时，QLED在下一代平板显示和固态照明等领域也显示了极大的应用潜力。目前，在构筑QLED器件时，最常采用的阳极材料是锡掺杂氧化铟（ITO），但由于较为稀缺且有毒，将其作为ITO电极的原材料铟，往往导致制备的ITO薄膜制造成本较高。文献（HoMD,KimD,KimN,etal.Polymerandsmallmoleculemixturefororganicholetransportlayersinquantumdotlight-emittingdiodes[J].ACSAppliedMaterials&Interfaces,2013,5(23):12369-12374.）报道，ITO电极的功函数为4.4eV，构筑器件时需进行紫外臭氧处理将其功函数提高到4.7eV，但臭氧处理后的ITO电极不能长期保存，为科研工作带来不便。因此，科研工作者也在积极的寻求与ITO电极具备相当的光电性质，同时具有原材料丰富、廉价、无毒、功函数高等优点的ITO电极的替代品。铝掺杂氧化锌（AZO）以其高功函数、廉价、无毒等优势，逐渐脱颖而出，成为电极材料的理想选择。而AZO薄膜的功函数约为5.0eV，大于ITO电极的功函数，完全可以满足构筑QLED器件时对电极材料功函数的需求，这是由于，功函数较高的AZO薄膜作为正型QLED器件的阳极时，有助于降低空穴注入势垒，提高空穴注入效率，平衡载流子，提高器件性能。所以，AZO作为电极材料替代ITO应用于发光二极管、太阳能电池、电子纺织品等电子显示领域，将会有更广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于AZO电极的正型QLED器件及其制备方法，通过将AZO替代ITO作为正型QLED器件的阳极材料，旨在解决空穴注入效率低而引起的载流子注入不平衡的问题。基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：一种基于铝掺杂氧化锌AZO透明电极的正型QLED器件的制备方法，包括如下步骤：（1）制备铝掺杂氧化锌AZO透明电极；（2）在铝掺杂氧化锌AZO透明电极上旋涂空穴注入层；（3）在空穴注入层上旋涂空穴传输层；（4）在空穴传输层上旋涂量子点发光层，所述量子点发光层的材料为ZnCdSeS/ZnS绿光量子点；（5）在量子点发光层上旋涂电子传输层ZnO；（6）在电子传输层ZnO上蒸镀顶电极，待器件蒸镀完成后，对其进行封装即可。具体的，所述顶电极为Al、Ag、Cu、Au或合金电极，所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为PVK、TFB、poly-TPD、TCTA、CBP中的一种或多种。具体的，空穴注入层的厚度为40nm，空穴传输层的厚度为35nm，量子点发光层的厚度为30nm，电子传输层ZnO的厚度为35nm，顶电极的厚度为100nm，所述封装采用紫外光固化树脂进行。具体的，所述PEDOT:PSS为高导电水溶性聚合物，型号为CLEVIOSPAI4083，在QLED器件制备前，再通过旋涂法将其制备成PEDOT:PSS薄膜，备用。具体的，TFB在使用前，通过将TFB粉末溶解于氯苯，制备成浓度为8mg/mL的溶液，再通过旋涂的方法制备成TFB薄膜，备用。具体的，步骤（4）中在QLED器件制备前，通过将粒径为8nm的ZnCdSeS/ZnS绿光量子点溶解于甲苯，制备成浓度为18mg/mL的溶液，再通过旋涂的方法制备成量子点发光（QDs）薄膜，备用。具体的，步骤（5）中在QLED器件制备前，通过将粒径为3-4nm的ZnO溶解于乙醇中，制得浓度为30mg/mL的ZnO溶液，并通过旋涂的方法制备得到ZnO薄膜，备用。进一步的，所述的铝掺杂氧化锌AZO透明电极通过射频磁控溅射法制备得到，具体制备过程如下：a、玻璃基片的清洗；b、铝掺杂氧化锌AZO透明电极的制备：将清洗好的玻璃基片放置于磁控溅射镀膜机腔室内，利用磁控溅射的方法制备AZO透明电极，其中，靶基距为75mm，磁控溅射本底真空度为5.00×10-6Torr，且正式沉积薄膜前预溅射2min避免靶材表面的杂质污染，溅射时间为40min，溅射温度为常温，溅射过程结束后系统冷却30min，取出基片，即得。进一步的，步骤b中溅射功率的选择，通过制备不同溅射功率（80W、100W、125W、150W、175W、200W）条件下AZO薄膜并进行表征，确定最优溅射功率。进一步的，步骤b中溅射压强的选择，通过制备不同溅射压强（0.5mTorr、1.0mTorr、1.5mTorr、2.0mTorr、2.5mTorr）条件下AZO薄膜并进行表征，确定最优溅射压强。上述制备方法通过将铝掺杂氧化锌AZO透明电极作为衬底材料，制备得到基于AZO电极的正型QLED器件。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术采用AZO透明导电薄膜作为电极，其原材料丰富、廉价、无毒，制备工艺和技术广泛、成熟，可有效地降低实验成本。2、AZO电极的功函数高达5.0eV左右，高于ITO电极的功函数，这有利于降低空穴注入势垒，提高空穴注入效率。从而解决正型QLED器件中空穴注入不足、电子注入过多而造成的载流子不平衡的问题。本专利技术中最终制备得到的基于AZO电极的QLED器件的参数中，最大亮度为102500cd/m2，最大电流效率为51.75cd/A，最大外量子率（EQE）为12.94%。附图说明图1为实施例1中不同溅射功率下AZO透明电极的原子力显微镜(AFM)形貌像；图2为实施例1中不同溅射功率下AZO电极的电学性质曲线图；图3为实施例1中不同溅射压强下AZO电极的AFM形貌像；图4为实施例1中125W、1.0mTorr条件下AZO电极的开尔文探针显微镜(KPFM)表征图；图5为实施例2中基于AZO电极的正型QLED器件的能级结构示意图；图6为实施例2中基于AZO电极的正型QLED器件的结构示意图；图7为实施例2中基于不同溅射压强下AZO电极的QLED器件性能图；图8为实施例2中基于AZO电极的正型QLED器件的重复性表征图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下述实施例中玻璃基底购买于中国洛阳古洛玻璃有限公司，基底规格大小为25.00mm×25.00mm，厚度1.0mm-1.2mm。磁控溅射系统为三靶材溅射系统，型号PVD75，购买于美国科特莱斯科。AZO靶材是Al2O3质量分数为2.00%，且为高纯度（99.99%）掺铝氧化锌陶瓷靶。靶材直径约75.00mm，靶材厚度约4.00mm，购买于中国北京中诺新材。所需的洗涤剂为美国Alconox，丙酮和异丙醇购买于Scientific，氯苯、甲苯均购买于Sigma-Aldrich。构筑器件时，空穴注入层为PEDOT:PSS(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸购买于阿拉丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AZO电极的正型QLED器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备铝掺杂氧化锌AZO透明电极；（2）在铝掺杂氧化锌AZO透明电极上旋涂空穴注入层；（3）在空穴注入层上旋涂空穴传输层；（4）在空穴传输层上旋涂量子点发光层，所述量子点发光层的材料为ZnCdSeS/ZnS绿光量子点；（5）在量子点发光层上旋涂电子传输层ZnO；（6）在电子传输层ZnO上蒸镀顶电极，待器件蒸镀完成后，对其进行封装即可；所述顶电极为Al、Ag、Cu、Au或合金电极；所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为PVK、TFB、poly‑TPD、TCTA、CBP中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种基于AZO电极的正型QLED器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）制备铝掺杂氧化锌AZO透明电极；（2）在铝掺杂氧化锌AZO透明电极上旋涂空穴注入层；（3）在空穴注入层上旋涂空穴传输层；（4）在空穴传输层上旋涂量子点发光层，所述量子点发光层的材料为ZnCdSeS/ZnS绿光量子点；（5）在量子点发光层上旋涂电子传输层ZnO；（6）在电子传输层ZnO上蒸镀顶电极，待器件蒸镀完成后，对其进行封装即可；所述顶电极为Al、Ag、Cu、Au或合金电极；所述的空穴注入层为PEDOT:PSS；所述的空穴传输层为PVK、TFB、poly-TPD、TCTA、CBP中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，空穴注入层的厚度为40nm，空穴传输层的厚度为35nm，量子点发光层的厚度为30nm，电子传输层ZnO的厚度为35nm，顶电极的厚度为100nm，所述封装采用紫外光固化树脂进行。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述PEDOT:PSS为高导电水溶性聚合物，型号为CLEVIOSPAI4083，在QLED器件制备前，通过旋涂法将其制备成PEDOT:PSS薄膜，备用。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，TFB在使用前，通过将TFB粉末溶解于氯苯，制备成浓度为8mg/mL的溶液，再通过旋涂的方法制备成TFB薄...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜祖亮，刘果，蒋晓红，王啊强，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南,41