一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法技术

本发明专利技术公开一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法，属于发光材料技术领域。具体以2,5

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法


[0001]本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法。

技术介绍

[0002]发光二极管(Light Emitting Diodes，LED)目前广泛应用于消费电子产品中，由于其比传统液晶显示器具有更高的电流发光效率、更好的对比度和更大的色彩空间，被认为是照明和显示领域的革命性创新。现如今，基于有机发光二极管(Organic Light Emitting Diodes，OLED)作为新一代的平板显示技术，OLED显示器具有主动发光(发光效率和发光亮度高)、响应速度较快、驱动电压低等优点。但是其稳定性不佳、色彩饱和度不够高又限制了照明和显示领域的进一步发展。随着近年来这一领域的快速发展，基于量子点制备的发光二极管(Quantum Light
‑
Emitting Diodes，QLED)引起了世界各国研究人员的广泛关注，QLED具有高颜色饱和度、发射颜色可调、高亮度和简单的溶液加工能力等独特优点，在显示和照明领域得到了广泛的应用，与OLED对比，色彩饱和度更佳，制备条件更为简单，有着独特的优势。然而，基于重金属，如(Cd
2+
和Pb
2+
)制备的QLED，高毒性、低稳定性和高成本等问题难以避免，这些棘手的问题可能严重妨碍它们在消费市场的进一步发展和实际用途。因此，迫切需要开发无毒、稳定性好的新型发光材料，并将其应用于LED器件中。
[0003]利用碳材料来发光一直是科学界的一个梦想，碳基高效发光材料不仅提升了下一代碳光子和光电子技术的前景，而且利用碳材料的高稳定性、低成本、对环境友好，无毒无污染等优势，为照明和显示领域提供了一种新的可能性，因此基于碳量子点(Carbon Quantum Dots，CQDs)制备的碳基发光二极管(Carbon Light
‑
Emitting Diodes，CLED)备受关注。
[0004]蓝光(三色发光二极管之一)，即蓝色LED，因受寿命短、色杂质高、量子效率低、开启电压高、亮度低等因素的限制，其制备方法一直以来都是一个挑战。它们是在所有饱和光谱发射中实现显示和照明的关键因素，是LED技术应用中产生饱和白光的基石。然而，迄今为止报道的大多数纯蓝色LED都是基于半导体量子点(QDs)，这些蓝光发光二极管所涉及的传统量子点(QLED)中含有氮化镓、砷化镓、硫化镉等重金属元素，对人类和日常环境都是有害的。如何开发出性价比高、环保、低毒、高效的发光材料以及它们的纯蓝色发光二极管是一个巨大的挑战。
[0005]CLED器件性能的评价需要从其光学性能和电学性能两个方面进行考察。主要包括外量子效率(External Quantum Efficiency，EQE)、电流效率(Current Efficiency，CE，cdA
‑1)、功率效率(Power Efficiency，PE，lmW
‑1)、启动电压(Von，V)、最大发光亮度(Lmax，cd m
‑2)、色坐标(Color Index Coordinates，CIE)、效率滚降等。
[0006]外量子效率：器件发出的光子数与注入的载流子数之比，其计算公式为：
[0007]EQE
max
＝η
r
×
γ
×
Φ
PL
×
η
out
[0008]其中，γ是载流子复合比率，理想情况下载流子注入和传输平衡，载流子复合比率
为100％；η
r
是激子利用率；Φ
PL
是光致发光效率，即发光材料的荧光量子产率；η
out
是光输出效率，在不考虑光取出耦合效应和特殊增强光输出的结构下，一般认为光输出效率为20
‑
30％。
[0009]综上，与器件效率息息相关的是发光层材料的荧光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield，PLQY)，为了制备高效率的CLED，发光材料具有高的PLQY是制备的关键。

技术实现思路

[0010]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0012]一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法，以2,5
‑
二羟基对苯二甲酸为第一前驱体，以苯二胺为第二前驱体，制备得到蓝色碳量子点荧光粉末B
‑
CQDs，然后以B
‑
CQDs为客体材料，以聚(9
‑
乙烯咔唑)为主体材料，以邻二氯苯为溶剂，配制得到发光层混合溶液，将其作为发光层原料，通过溶剂热法制备得到基于碳量子点的发光二极管。
[0013]进一步地，所述基于碳量子点的发光二极管的制备方法包括以下步骤：
[0014]1)将2,5
‑
二羟基苯二甲酸、苯二胺和溶剂混合，超声处理后加热反应，冷却至室温后洗脱、分离提纯、旋蒸、真空抽样，得到蓝色碳量子点荧光粉末B
‑
CQDs；
[0015]2)以B
‑
CQDs为客体材料，以聚(9
‑
乙烯咔唑)为主体材料，以邻二氯苯为溶剂，配制得到发光层混合溶液；
[0016]3)清洗ITO(氧化铟锡膜，俗称ITO)基底表面，然后用无水乙醇和去离子水分别超声洗涤，烘干，然后进行臭氧处理，置于氮气环境中备用；
[0017]4)将PEDOT:PSS(别名：聚(3,4
‑
亚乙二氧基噻吩)
‑
聚(苯乙烯磺酸))溶液旋涂到处理后的ITO基底表面成膜，在120
‑
150℃下退火30min，形成PEDOT:PSS薄膜；
[0018]5)将步骤2)配制的发光层混合溶液旋涂到PEDOT:PSS薄膜上，在100
‑
150℃下退火30min，在充满氮气的真空环境下，采用热沉积法制备电子传输层、电子注入层和铝电极，制备成基于碳量子点的发光二极管。
[0019]进一步地，步骤1)中，所述2,5
‑
二羟基苯二甲酸、苯二胺和溶剂的用量比为(0.01
‑
0.2)g:(0.01
‑
0.2)g:(1
‑
20)mL。
[0020]进一步地，所述苯二胺为邻苯二胺、间苯二胺或对苯二胺；所述溶剂为浓度为0.2g/mL的乙醇。
[0021]进一步地，步骤1)中，所述超声处理参数为：温度30
‑
60℃，时间为30min；所述加热反应参数为：温度150
‑
220℃，时间为300
‑
720min。
[0022]进一步地，步骤2)中，所述B
‑
CQDs、聚(9
‑
乙烯咔唑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法，其特征在于，以2,5
‑
二羟基对苯二甲酸为第一前驱体，以苯二胺为第二前驱体，制备得到蓝色碳量子点荧光粉末B
‑
CQDs，然后以B
‑
CQDs为客体材料，以聚(9
‑
乙烯咔唑)为主体材料，以邻二氯苯为溶剂，配制得到发光层混合溶液，将其作为发光层原料，通过溶剂热法制备得到基于碳量子点的发光二极管。2.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点的发光二极管的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)将2,5
‑
二羟基苯二甲酸、苯二胺和溶剂混合，超声处理后加热反应，冷却至室温后洗脱、分离提纯、旋蒸、真空抽样，得到蓝色碳量子点荧光粉末B
‑
CQDs；2)以B
‑
CQDs为客体材料，以聚(9
‑
乙烯咔唑)为主体材料，以邻二氯苯为溶剂，配制得到发光层混合溶液；3)清洗ITO基底表面，然后用无水乙醇和去离子水分别超声洗涤，烘干，然后进行臭氧处理，置于氮气环境中备用；4)将PEDOT:PSS溶液旋涂到处理后的ITO基底表面成膜，在120
‑
150℃下退火30min，形成PEDOT:PSS薄膜；5)将步骤2)配制的发光层混合溶液旋涂到PEDOT:PSS薄膜上，在100
‑
150℃下退火30min，在充满氮气的真空环境下，采用热沉积法制备电子传输层、电子注入层和铝电极，制备成基于碳量子点的发光二极管。3.根据权利要求2所述的基于碳量子点的发光二极管的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述2,5
‑
二羟基苯二甲酸、苯二胺和溶剂的用量比为(0.01
‑
0.2)g:(0.01
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：简经鑫，黄鹏，佟庆笑，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：