[发明专利]一种量子点发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，具体涉及了一种高效的倒置结构量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术

量子点发光二极管(QLED)是一种以量子点作为发光层的电致自发光器件。量子点是粒径小于或接近激子波尔半径的半导体纳米晶体，其三个维度的尺度通常在10nm以下，内部的电子和空穴在各个方向上的运动均受到限制。应用于发光领域的量子点一般具有核-壳结构，表面由配体钝化。由于电子和空穴被量子限域，量子点具有分立的能级结构。这种分立的能级结构使得量子点具有独特的光学性质。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出荧光，荧光的波长由量子点的组成材料和大小形状决定，这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。量子点的发光峰窄、发光颜色随自身尺寸可调、发光效率高，非常适合用作显示器件的发光材料。对比OLED，QLED具有理论发光效率更高、颜色可调、色域更广、色彩饱和度和鲜艳度更好、能耗成本更低等优点，使得量子点电致发光技术成为下一代新型显示技术的有利候选者。

近年来，QLED在材料和器件结构上都取得可很大的进展。其中，器件结构方面倒置QLED器件因其具有许多显著的优势被广泛关注。最突出的就是倒置器件有极佳的占空比，可实现近100﹪的开口率，从而可充分利用像素空间设计多管驱动电路。相比于LTPS工艺成本高、且只能小面积应用的缺点，倒置器件可以和成熟的n沟道a-Si基TFT驱动电路集成，低成本制备大面积显示面板。

在技术不断的演进过程中，引入ZnO纳米颗粒、AZO等材料作为电子传输层对倒置QLED发展具有里程碑的意义，制备的QLED器件显示出非常优异的性能。但是，这些材料的制备往往需要通过磁控溅射、原子层沉积等方法，不仅耗时且成本很高。因此，以溶胶-凝胶法等溶液法制备电子传输层薄膜，从而降低QLED成本是非常有必要的。但溶液法制备又面临许多技术难题，例如如何消除或减少上层材料涂布过程中对其下层材料的影响对器件的性能至关重要。

另一方面，QLED器件的光提取是被限制的，器件中层与层之间的折射率不匹配、金属电极表面等离子体激元、基底损耗等都会限制光的取出，从根本上限制了其效率的进一步发展。研究表明，利用光调控技术、界面优化技术等对器件进行优化与改进，可以实现器件性能的极大提升。通过在器件中引入特殊的光学结构能够一定程度上实现光调控，已知的有效光学结构包括微透镜阵列、金属纳米粒子、非周期阵列、光学微腔等。

申请号为200880007531.6的中国专利公开了一种基于核/壳量子点的无机发光装置，包括透明衬底、第一电极、与第一电极相对的第二电极、量子点多晶无机发光层。该发光装置未含有能级匹配的电子、空穴传输层，未含有修饰层及光提取结构，器件性能较差，无法满足实际应用的需要。

申请号为201010171667.X、201410146156.0的中国专利均公开了一种量子点发光器件，并且在器件中引入了电子和空穴传输层，但不含修饰层及光提取结构，且没有对倒置结构器件及其溶液法制备提出解决方案。

2014年，Jin Jang等(ACS Appl.Mater.Interfaces 2014,6,2508-2515)发表文章公开了一种全溶液发制备的倒置结构QLED器件，采用Cs2CO3修饰的AZO阴极，器件性能获得提升。不过由于光提取效率很低，器件性能较差，且含有碱金属的掺杂剂不稳定。

2016年，Shuming Chen等(ACS Appl.Mater.Interfaces 2016,8,5493-5498)发表文章公开一种利用ZnO纳米颗粒的倒置QLED器件，由于电子传输层未进行修饰，光取出受限制，最佳性能的器件EQE仅为2.72％。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明人经过长期的研究创新，发明了一种高效的倒置结构量子点发光二极管及其制备方法。

本申请所述的一种量子点发光二极管，包括依次层叠的衬底、阴极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层和阳极，其特征在于：所述的电子传输层的上表面设有呈准周期或非周期性形状且折射率沿出射光方向呈梯度变化的纳米凹凸结构。

优选地，所述电子传输层为溶胶-凝胶法制备的金属氧化物薄膜，所述的电子传输层的上表面具有界面修饰层。

优选地，所述衬底为玻璃或柔性塑料，或设有TFT驱动电路的玻璃或塑料基板。

优选地，所述阳极和阴极中至少有一种是透明的。

优选地，所述阴极为铟锡氧化物或铝锌氧化物或AgNW材料制成的电极，或，所述的阴极为Al或Ag或Mg或Ca或Ba材料制成的电极。