一种量子点发光二极管及其制备方法

摘要

本发明公开一种量子点发光二极管及其制备方法，方法包括步骤：提供阳极；在所述阳极上制备量子点发光层；在所述量子点发光层上制备阴极，得到所述量子点发光二极管；其中，所述量子点发光层通过以下方法制备得到：提供混合溶液，所述混合溶液包括量子点、溶剂和添加剂，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子；先将所述混合溶液沉积到阳极上形成膜层，再使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光层。本发明方法可以降低量子点之间的Dexter能量转移，减少能量的损耗，从而提高器件的发光效率。

权利要求

1.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供阳极；

在所述阳极上制备量子点发光层；

在所述量子点发光层上制备阴极，得到所述量子点发光二极管；

其中，所述量子点发光层通过以下方法制备得到：提供混合溶液，所述混合溶液包括量子点、溶剂和添加剂，所述添加剂为碳原子数6‑13的直链烷烃或者碳原子数6‑13的支链烷烃，其中支链的碳原子数为1‑2个，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子；

先将所述混合溶液沉积到阳极上形成膜层，再使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光层。

2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，先将所述混合溶液沉积到阳极上，使所述混合溶液中溶剂挥发形成膜层；再在真空条件下，使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光层。

3.根据权利要求2所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，在小于0.01Pa真空条件下，使所述膜层中添加剂挥发出来；和/或，在真空条件下0.5‑24小时，使所述膜层中添加剂挥发出来。

4.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述添加剂占所述混合溶液的体积百分比为0.1‑5％。

5.根据权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，所述添加剂包括

1,6‑二碘己烷、1,8‑二碘辛烷和1,10‑二碘癸烷中的一种或多种。

6.一种量子点发光二极管，包括：阳极、阴极、设置在所述阳极和阴极之间的量子点发光层，其特征在于，所述量子点发光二极管采用权利要求1‑5任一项所述的制备方法制备得到。

7.根据权利要求6所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层的厚度为

10‑60nm。

说明书

一种量子点发光二极管及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及量子点发光器件领域，尤其涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术

[0002] 近年来，随着显示技术的快速发展，以半导体量子点（QDs）材料作为发光层的量子点发光二极管(QLED)受到了广泛的关注。量子点发光二极管色纯度高、发光效率高、发光颜
色可调以及器件稳定等良好的特点，使得其在平板显示、固态照明等领域具有广泛的应用
前景。尽管通过对量子点材料的改进以及QLED器件结构的不断优化，现有QLED的性能(包括
器件效率和寿命)得到了大幅度的提高，但是其效率与产业化生产的要求还相差较远。其中
量子点层是QLED器件的关键一层，量子点层是一层纳米颗粒形成的。目前存在的问题是如
果纳米颗粒浓度过低，无法形成一层致密的量子点层，即出现孔洞，会导致漏电流的发生；
浓度过高，会出现纳米颗粒的堆积，即有团簇生成，会导致Dexter能量转移（Dexter能量转
移属于非辐射能量转移），降低了器件的发光效率。因此，如何制备一层致密均匀的量子点
层，是提高QLED发光效率的重要研究方向。

[0003] 因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

[0004] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点发光二极管及其制备方法，旨在解决现有量子点发光二极管发光效率低的问题。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：

[0007] 提供阳极；

[0008] 在所述阳极上制备量子点发光层；

[0009] 在所述量子点发光层上制备阴极，得到所述量子点发光二极管；

[0010] 其中，所述量子点发光层通过以下方法制备得到：

[0011] 提供混合溶液，所述混合溶液包括量子点、溶剂和添加剂，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子；

[0012] 先将所述混合溶液沉积到阳极上形成膜层，再使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光层。

[0013] 一种量子点发光二极管，包括：阳极、阴极、设置在所述阳极和阴极之间的量子点发光层，其中，所述量子点发光二极管采用本发明所述的制备方法制备得到。

[0014] 有益效果：本发明中，通过采用含量子点和添加剂的混合溶液制备量子点发光层，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子，这样在混合
溶液形成膜层后，所述添加剂就会存在于量子点之间，在一定条件下使所述添加剂从量子
点的间隙中挥发出来，由于所述添加剂长链两端为半径较大的碘原子，这样挥发之后就会
在量子点之间形成约碘原子大小的间隙，这样就降低了量子点之间的Dexter能量转移，减
少了能量的损耗，从而提高了器件的发光效率。

附图说明

[0015] 图1为本发明实施例中提供的一种量子点发光二极管的结构示意图。

具体实施方式

[0016] 本发明提供一种量子点发光二极管及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施
例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0017] 本发明实施例提供一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：

[0018] 提供阳极；

[0019] 在所述阳极上制备量子点发光层；

[0020] 在所述量子点发光层上制备阴极，得到所述量子点发光二极管；

[0021] 其中，所述量子点发光层通过以下方法制备得到：

[0022] 提供混合溶液，所述混合溶液包括量子点、溶剂和添加剂，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子；

[0023] 先将所述混合溶液沉积到阳极上形成膜层，再使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光层。

[0024] 本实施例中，通过采用含量子点和添加剂的混合溶液制备量子点发光层，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子，这样在混合溶液形
成膜层后，所述添加剂就会存在于量子点之间，再在一定条件下使所述添加剂从量子点的
间隙中挥发出来，由于所述添加剂长链两端为半径较大的碘原子，这样挥发之后就会在量
子点之间形成约碘原子大小的间隙，这样就降低了量子点之间的Dexter能量转移，减少了
能量的损耗，从而提高了器件的发光效率。

[0025] 混合溶液沉积后，所述混合溶液中用于溶解量子点的常用溶剂（如正辛烷等）都是沸点较低的，因此能够很容易地挥发出来形成膜层。而选取的添加剂，例如1,8‑二碘辛烷，
 oC
沸点为168 ，其本身难以自然挥发，但将含有所述添加剂的膜层置于真空中，在高真空下
添加剂容易挥发，这样所述添加剂就会从量子点的间隙中挥发出来。

[0026] 一般有机溶剂，碳链短，分子量小，易挥发，碳链长，分子量大，难挥发，碘原子的加入会使分子量增大很多。本实施例中，如果选择含有5个碳原子的烷烃作为添加剂，即1,5‑
o
二碘戊烷，其沸点约101C，和溶剂挥发性相当，无法起到作用。而选择含有14个碳原子的烷
烃作为添加剂，即使两端没有被碘取代在真空下也已经很难挥发。因此，本实施例所述添加
剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子。本实施例中，量子点发
光二极管有多种形式，且所述量子点发光二极管分正型结构和反型结构，本实施例将主要
以如图1所示的正型结构的量子点发光二极管为例进行详细介绍。具体地，如图1所示，所述
量子点发光二极管包括从下往上层叠设置的基板1、底电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、
量子点发光层5、电子传输层6和顶电极7；所述量子点发光二极管的制备方法具体包括以下
步骤：

[0027] 提供一基板，在所述基板上制备底电极；

[0028] 在所述底电极上制备空穴注入层；

[0029] 在所述空穴注入层上制备空穴传输层；

[0030] 在所述空穴传输层上制备量子点发光层；

[0031] 在所述量子点发光层上制备电子传输层；

[0032] 在所述电子传输层上制备顶电极，得到所述量子点发光二极管；

[0033] 其中，所述量子点发光层通过以下方法制备得到：

[0034] 提供混合溶液，所述混合溶液包括量子点、溶剂和添加剂，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子；

[0035] 先将所述混合溶液沉积到阳极上形成膜层，再使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光层。

[0036] 在一种优选的实施方式中，先将所述混合溶液沉积到阳极上，使所述混合溶液中溶剂挥发形成膜层；再在真空条件下，使所述膜层中添加剂挥发出来，得到所述量子点发光
层。混合溶液沉积到阳极上后，所述混合溶液中溶剂由于沸点较低，能够很容易地挥发出来
形成膜层。而由于所述添加剂较难自然挥发，将含有所述添加剂的膜层置于真空中，这样所
述添加剂就会从量子点的间隙中挥发出来。进一步在一种优选的实施方式中，在小于
0.01Pa真空条件下，使所述膜层中添加剂挥发出来。在高真空（小于0.01Pa）条件下，可以使
所述膜层中添加剂挥发出来。

[0037] 进一步在一种优选的实施方式中，在真空条件下0.5‑24小时，使所述膜层中添加剂挥发出来。在该时间范围内，可以确保所述添加剂挥发完全。

[0038] 在一种优选的实施方式中，所述添加剂占所述混合溶液的体积百分比为0.1‑5%。

[0039] 在一种优选的实施方式中，所述添加剂为碳原子数6‑13的直链烷烃。进一步在一种优选的实施方式中，所述添加剂包括1,6‑二碘己烷、1,8‑二碘辛烷和1,10‑二碘癸烷等中
的一种或多种，但不限于此。

[0040] 在另一种优选的实施方式中，所述添加剂为碳原子数6‑13的支链烷烃，其中支链的碳原子数为1‑2个，在这种情况下，具有1‑2个碳原子支链的烷烃，一方面不会使得烷烃的
沸点降低太多，足够满足沸点要求，同时支链的增加，可以复杂化添加剂的空间结构，复杂
化的空间结构，更有利于阻止量子点颗粒的团聚，进一步降低量子点之间的Dexter能量转
移。

[0041] 在一种优选的实施方式中，所述混合溶液中包括用于分散量子点的溶剂，所述溶剂可以选自正己烷、氯苯、甲苯和环己烷等中的一种或多种。

[0042] 在一种优选的实施方式中，所述量子点可以选自常见的红、绿、蓝三种中的一种或多种量子点。

[0043] 在一种优选的实施方式中，所述基板可以为刚性材质的基板，如玻璃等，也可以为柔性材质的基板，如PET或PI等中的一种。

[0044] 在一种优选的实施方式中，将含底电极的基板进行预处理。以含底电极的基板为ITO基板为例，具体的预处理步骤包括：将整片ITO基板用清洁剂清洗，初步去除表面存在的
污渍，随后依次在丙酮，洗液，去离子水以及异丙醇中分别超声清洗15 min，以除去表面存
在的杂质，最后用高纯氮气吹干，即可得到干净的ITO基板。进一步地，将干净的ITO基板用
紫外‑臭氧或氧气等离子体处理，以进一步除去ITO基板表面附着的有机物，从而提高ITO基
板的功函数。

[0045] 在一种优选的实施方式中，所述空穴注入层材料可以是水溶性的PEDOT:PSS，也可以是其它具有良好空穴注入性能的材料，例如选自NiO、MoO3、WO3和V2O5等中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中，所述空穴注入层的厚度为10‑100nm。

[0046] 在一种优选的实施方式中，所述空穴传输层的材料可选自具有良好空穴传输能力的材料，例如可以为但不限于聚(9,9‑二辛基芴‑CO‑N‑(4‑丁基苯基)二苯胺)（TFB）、聚乙烯
咔唑（PVK）、聚(N, N'双(4‑丁基苯基)‑N,N'‑双(苯基)联苯胺)（Poly‑TPD）、聚(9,9‑二辛基
芴‑共‑双‑N,N‑苯基‑1,4‑苯二胺)（PFB）、4,4’,4’’‑三(咔唑‑9‑基)三苯胺（TCTA）、4,4'‑二
(9‑咔唑)联苯（CBP）、N,N’‑二苯基‑N,N’‑二(3‑甲基苯基)‑1,1’‑联苯‑4,4’‑二胺（TPD）、N,
N’‑二苯基‑N,N’‑（1‑萘基）‑1,1’‑联苯‑4,4’‑二胺（NPB）中的一种或多种。在一种优选的实
施方式中，所述空穴传输层的厚度为1‑100nm。

[0047] 在一种优选的实施方式中，所述电子传输层的材料可以选自具有良好电子传输性能的材料，例如可以选自但不限于n型的ZnO、TiO2、Fe2O3、SnO2、Ta2O3、AlZnO、ZnSnO和InSnO
等中的一种或多种。进一步在一种优选的实施方式中，所述电子传输层的材料选自n型的
ZnO。在一种优选的实施方式中，所述电子传输层的厚度为10‑60nm。

[0048] 在一种优选的实施方式中，所述顶电极可选自铝（Al）电极、银（Ag）电极、金（Au）电极和铜（Cu）电极等中的一种。在一种优选的实施方式中，所述顶电极的厚度为60‑120nm。

[0049] 上述各层的制备方法可以是化学法或物理法，其中化学法包括但不限于化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法、共沉淀法中的一种或多种；物
理法包括但不限于物理镀膜法或溶液法，其中溶液法包括但不限于旋涂法、印刷法、刮涂
法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法、条状涂布法；物理镀膜法
包括但不限于热蒸发镀膜法、电子束蒸发镀膜法、磁控溅射法、多弧离子镀膜法、物理气相
沉积法、原子层沉积法、脉冲激光沉积法中的一种或多种。

[0050] 本发明实施例还提供一种量子点发光二极管，包括：阳极、阴极、设置在所述阳极和阴极之间的量子点发光层，其中，所述量子点发光二极管采用本发明实施例所述的制备
方法制备得到。

[0051] 在一种优选的实施方式中，所述量子点发光层的厚度为10‑60nm。

[0052] 下面通过具体实施例对本发明实施例量子点发光二极管的制备方法进行详细说明。

[0053] 具体实施例一， 量子点发光二极管器件制备步骤如下：

[0054] 首先，将图案化的ITO基板按次序置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，以上每一步超声均需持续15分钟左右。待超声完成后将ITO基板放置于洁净烘箱内
烘干备用。

[0055] 待ITO基板烘干后，用紫外‑臭氧处理ITO基板表面5分钟以进一步除去ITO基板表面附着的有机物并提高ITO基板的功函数。

[0056] 然后，在经过上步处理的ITO基板上沉积一层空穴注入层PEDOT:PSS，此层的厚度为30nm，并将基板置于150℃的加热台上加热30分钟以除去水分，此步需在空气中完成。

[0057] 紧接着，将干燥后的涂有空穴注入层的基板置于氮气气氛中，沉积一层空穴传输层材料TFB，此层的厚度为30nm，并将基板置于150℃的加热台上加热30分钟以除去溶剂。

[0058] 待上一步处理的片子冷却后，将含有0.1% (v/v) 1,8‑二碘辛烷的量子点溶液旋‑3
涂在空穴传输层上，然后将其置于1×10 Pa真空下2小时，其厚度约为20nm。

[0059] 随后，再沉积一层ZnO电子传输层，沉积完成后将片子放置在80℃的加热台上加热30分钟，其厚度为30nm。

[0060] 最后，将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层100nm的银作为阴极，器件制备完成。

[0061] 具体实施例二，量子点发光二极管器件制备步骤如下：

[0062] 首先，将图案化的ITO基板按次序置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，以上每一步超声均需持续15分钟左右。待超声完成后将ITO基板放置于洁净烘箱内
烘干备用。

[0063] 待ITO基板烘干后，用紫外‑臭氧处理ITO基板表面5分钟以进一步除去ITO基板表面附着的有机物并提高ITO基板的功函数。

[0064] 然后，在经过上步处理的ITO基板上沉积一层空穴注入层PEDOT:PSS，此层的厚度为30nm，并将基板置于150℃的加热台上加热30分钟以除去水分，此步需在空气中完成。

[0065] 紧接着，将干燥后的涂有空穴注入层的基板置于氮气气氛中，沉积一层空穴传输层材料PVK，此层的厚度为30nm，并将基板置于150℃的加热台上加热30分钟以除去溶剂。

[0066] 待上一步处理的片子冷却后，将含有2% (v/v) 1,8‑二碘辛烷的量子点溶液旋涂‑3
在空穴传输层上，然后将其置于1×10 Pa真空下4小时，其厚度约为20nm。

[0067] 随后，再沉积一层ZnO电子传输层，沉积完成后将片子放置在80℃的加热台上加热30分钟，其厚度为30nm。

[0068] 最后，将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层100nm的铝作为阴极，器件制备完成。

[0069] 具体实施例三，量子点发光二极管器件制备步骤如下：

[0070] 首先，将图案化的ITO基板按次序置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，以上每一步超声均需持续15分钟左右。待超声完成后将ITO基板放置于洁净烘箱内
烘干备用。

[0071] 待ITO基板烘干后，用紫外‑臭氧处理ITO基板表面5分钟以进一步除去ITO基板表面附着的有机物并提高ITO基板的功函数。

[0072] 然后，在经过上步处理的ITO基板上沉积一层空穴注入层PEDOT:PSS，此层的厚度为30nm，并将基板置于150℃的加热台上加热30分钟以除去水分，此步需在空气中完成。。

[0073] 紧接着，将干燥后的涂有空穴注入层的基板置于氮气气氛中，沉积一层空穴传输层材料PVK，此层的厚度为30nm，并将基板置于150℃的加热台上加热30分钟以除去溶剂。

[0074] 待上一步处理的片子冷却后，将含有5% (v/v) 1,8‑二碘辛烷的量子点溶液旋涂‑4
在空穴传输层上，然后将其置于1×10 Pa真空下8小时，其厚度约为20nm。

[0075] 随后，再沉积一层ZnO电子传输层，沉积完成后将片子放置在80℃的加热台上加热30分钟，其厚度为30nm。

[0076] 最后，将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层100nm的铝作为阴极，器件制备完成。

[0077] 综上所述，本发明提供一种量子点发光二极管及其制备方法。本发明中，通过采用含量子点和添加剂的混合溶液制备量子点发光层，所述添加剂为碳原子数6‑13的烷烃，所
述烷烃主链两端的碳原子连接碘原子，这样在混合溶液形成膜层后，所述添加剂就会存在
于量子点之间，在一定条件下使所述添加剂从量子点的间隙中挥发出来，由于所述添加剂
长链两端为半径较大的碘原子，这样挥发之后就会在量子点之间形成约碘原子大小的间
隙，这样就降低了量子点之间的Dexter能量转移，减少了能量的损耗，从而提高了器件的发
光效率。

[0078] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保
护范围。