量子点发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及量子点发光二极管技术领域，具体提供一种量子点发光二极管的制备方法。该制备方法包括：提供量子点发光二极管半成品结构；将所述量子点发光二极管半成品结构置于含有无机酸、有机羧酸或有机碱中的任一种的溶液中进行浸泡处理；所述量子点发光二极管半成品结构为叠层结构，所述叠层结构的一个表层为电极，另一表层为电子传输层。通过本发明专利技术的制备方法获得的量子点发光二极管，QLED器件漏电电流显著降低，外量子效率及使用寿命明显提高。

【技术实现步骤摘要】
量子点发光二极管及其制备方法
本专利技术属于发光二极管
，尤其涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。
技术介绍
量子点(quantumdots)，又称半导体纳米晶(nanocrystal)，是一种新型荧光纳米材料，三维尺寸均在纳米范围内(1-100nm)的纳米颗粒，它是介于体相材料和分子间的物质，因此其性质既不能用宏观理论来解释又不能用微观的分子或原子理论来解释，又由于量子点的尺寸与其德布罗意波长接近，所以它的性质符合量子理论。对于体相材料而言，电子在物质中的运动不受任何限制，在三个维度的方向上均可自由运动，其能级是连续的。当材料在某一个维度上的尺寸等于或小于其德布罗意波长时，电子在这一方向上的运动就会受到限制，其能级就不再是连续的，而变为量子化的。量子阱材料是指电子的运动只在一个维度方向上受限制，而在其他两个维度方向上可以自由运动；量子线材料是指其尺寸在两个维度上缩小至德布罗意波长或以下，电子只能在一维方向上自由运动。当材料的尺寸在三个维度方向上均等于或小于其德布罗意波长时，就变成了量子点，其电子的能量在三维方向上均是量子化的，因此赋予了量子点特殊的光、电、磁、催化等性能。半导体量子点的光学性质与量子尺寸效应息息相关。当量子点的尺寸下降到某一数值时，其费米能级附近的电子能级由准连续的变为离散的，使得半导体连续的能带变为分裂的能级结构，同时带隙变宽，这种现象就是量子尺寸效应。半导体量子点的光学性质除了与量子尺寸效应有关，还与量子限域效应有关。由于量子点与电子的德布罗意波长、相干波长及激子波尔半径相当，电子局限在纳米空间内，其输运受到限制，平均自由程变短，电子的局域性和相干性增强，这就是所谓的量子限域效应当量子点的粒径与激子波尔半径相当或更小时，处于强限域区，易形成激子，产生激子吸收带。随着粒径的减小，激子带的吸收系数增加，出现激子强吸收，激子的最低能量向高能方向移动即蓝移。量子点在外部能量的激发下(电压、光照等)，电子从基态(价带)跃迁到激发态(导带)，价带中会留下空位，这种空位即为空穴。此时，处于激发态的部分电子和空穴很容易形成激子(电子－空穴对)，当电子从激发态回到基态时，电子与空穴复合释放出能量，并以光的形式显现出来。激子复合发光过程主要分为以下三种情形：(1).带边发光：导带的激发态电子直接与价带的空穴复合发光；(2).缺陷态发光：激子复合发光来自于半导体带隙中缺陷态电子的跃迁和弛豫过程；(3).杂质能级发光：量子点带隙中的局域杂质俘获电子，通过杂质能级作用产生激子复合发光。在激子复合发光过程中，上述三种情形同时存在，但带边发光占主导地位。为了定量研究量子点的光学性能，引入光化学中的量子产率(quantumyield，即QY)，定义其为发射光子与吸收总光子数之比，实际测试中通常采用样品溶液与标准液硫酸奎宁的对比计算得到相对量子产率：其中，Yx、Ys分别是样品溶液和54.6％的标准液硫酸奎宁在相同激发条件下的量子产率，Ax、As分别是对应物质的吸收光谱曲线值，Fx是量子点的荧光峰积分面积，Fs是硫酸奎宁的荧光峰积分面积。量子点自身的组成、结构、缺陷、配体、溶剂环境等都会影响到量子点的量子产率，进而影响到量子点器件的发光效率，因此，提高量子点本身的量子产率是提高器件性能的有效方案。量子点具有量子产率高、摩尔消光系数大、光稳定性好、窄半峰宽、宽激发光谱和发射光谱可控等优异的光学性能，非常适合用作发光器件的发光材料。基于量子点电致发光特性的量子点发光二极管显示技术(QuantumDotsLightEmittingDiodeDisplays,QLEDDisplays)，是量子点材料在外加电场驱动下激子复合发光的一种平板显示器件。基于半导体量子点的发光二极管(QLED)器件具有色彩饱和、纯度高、单色性佳、颜色可调及可用比较简单的溶液制备方法获得并可大规模制备等优点，解决了有机发光二极管(OLED)中有机发光材料颜色不可调、半峰宽较宽生产成本高和操作工艺复杂等缺点，是下一代平板显示和固态照明的理想选择。量子点具有自发光的特性，在通电状态下，量子点材料发光，不需要背景光源，利用这一特性制备的器件即为量子点电致发光器件。QLED作为一种结合了有机材料和量子点材料各自优点，且性能优越的量子点发光器件，通过増加载流子的注入和传输，降低器件漏电流，提高发光效率。但是，制备长寿命、高亮度、高效率、高稳定性且成本较低、柔性可弯曲的量子点电致发光器件是发光领域正面临的重要挑战。在量子点作为发光层的QLED器件中，电致发光机理主要分为两种方式：1)注入型发光，即空穴和电子由电极两端经过传输层，直接注入到量子点层，在量子点层形成激子，激子辐射复合发光；2)能量转移发光，即注入的空穴和电子在有机传输层形成激子，激子的能量以共振能量转移的形式转移给量子点，量子点受激发，形成激子，激子在量子点层辐射复合发光。这两种发光机理同时存在，并不存在竞争的关系。QLED注入型发光的基本过程分为以下四个阶段：1).载流子注入：在外加电压的作用下，空穴和电子分别从阳极和阴极进入到其相对应的有机或无机传输层。2).载流子传输：空穴传输层(HTL)的空穴和电子传输层(ETL)的电子分别向量子点发光层迁移。由于有机传输层的薄膜形态为非晶态，载流子的传输方式主要以跳跃(Hopping)模式为主。3).激子的形成：空穴和电子在量子点发光层相遇、复合形成高能态的单线态和三线态激子。4).激子的发光：激子经过弛豫、扩散等过程释放出能量，能量以光子的形式发出。激子在量子点层中的复合分为辐射复合和非辐射复合两种方式。如果能量以光子的形式释放出来，这种发光方式称为辐射复合；能量以其它形式释放出来则被称为非辐射复合。非辐射复合主要以俄歇复合为主，并伴随有声子的产生。辐射复合可以来自于量子点导带的电子与价带的空穴复合，即带边发光，也可以来自于量子点带隙中的杂质或缺陷态电子跃迁，即缺陷发光。对于QLED来说，器件的电致发光主要来自于带边发光。外量子效率(ExternalQuantumEfficiency,EQE)是表征QLED器件应用价值的最主要参数，是QLED器件在全空间范围发射出来的光子数与注入的电子空穴对数量之比，用来定量测定QLED器件的光电利用率，其影响因素主要有电子-空穴的注入平衡、电子-空穴复合效率、内量子效率(IQE)、出光效率等。QLED的器件结构是典型的夹层式结构，最简单的QLED器件是由阴、阳电极层及夹在两电极之间的量子点发光层的单层器件。单层器件结构简单，但由于有机发光层材料一般具有单载流子传输特性，即对空穴和电子的传输特性不同的，所以很容易导致载流子注入不平衡，器件的发光效率较低。在实际的器件结构设计中，为了获得更佳的器件性能，常常会在QLED器件基础结构上引入不同作用的功能层以平衡载流子，如图1所示，由基板1、阳极2、空穴传输层3、量子点发光层4、电子传输层5、阴极6构成；另外如图2所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供量子点发光二极管半成品结构；/n将所述量子点发光二极管半成品结构置于含有无机酸、有机羧酸或有机碱中的任一种的溶液中进行浸泡处理；/n所述量子点发光二极管半成品结构为叠层结构，所述叠层结构的一个表层为电极，另一表层为电子传输层。/n

【技术特征摘要】
1.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供量子点发光二极管半成品结构；
将所述量子点发光二极管半成品结构置于含有无机酸、有机羧酸或有机碱中的任一种的溶液中进行浸泡处理；
所述量子点发光二极管半成品结构为叠层结构，所述叠层结构的一个表层为电极，另一表层为电子传输层。


2.如权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，
当制备的所述量子点发光二极管为正型器件时，所述量子点发光二极管半成品结构一个表层为阳极，另一表层为电子传输层，在所述阳极和电子传输层之间设置量子点发光层；
当制备的所述量子点发光二极管为反型器件时，所述量子点发光二极管半成品结构一个表层为阴极，另一表层为电子传输层。


3.如权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述无机酸选自氢氟酸、氯化氢、硫化氢和次氯酸中的至少一种；和/或，
所述有机羧酸选自碳原子数为3-5的饱和羧酸或不饱和羧酸中的至少一种；和/或，
所述有机碱选自乙醇胺、四甲基氢氧化铵、苯胺和三乙醇胺中的至少一种。


4.如权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述溶液的溶剂选自碳原子数不大于20个的烷烃、碳原子数不大于20个的环烷烃、碳原子数不大于20个的酯类及酯类衍生物、直链碳原子数不大于20个的烯烃和直链碳原子数不大于20个的硫醇中的至少一种。


5.如权利要求4所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张节，向超宇，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44