[发明专利]基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光二极管器件制备技术领域，特别涉及一种基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术

随着能源的枯竭以及环境的恶化，大量节能环保材料随之发明和应用。其中发光二极管(LED)因存在节能、环保、耐用等优点，正逐步取代传统的照明材料，成为新一代的照明光源。目前，荧光发光材料已经被广泛地应用到LED照明和显示技术中，其中由于荧光粉的光衰大、颗粒均匀度差、使用寿命短等问题，使其并非最好的LED发光材料。有机发光二极管(OLED)也是新一代LED的研究热点，但其在高温环境下高分子涂层易老化，使用寿命也受到一定影响。量子点(QDS)因具有优良的发光效率、使用寿命长、颜色纯度好等优点，成为目前新型LED发光材料的研究热点，也有逐步成为新的“绿色”发光光源的趋势。

基于II-VI族的量子点发光材料，发光波长在可见光范围可任意调节，其红光最高亮度超过15000cd/m²，发光效率超过2cd/A。基于HgTe、Pb(S、Se)的量子点，其发光波长可进一步拓展到800-2500nm。这些结果使得可溶液加工的量子点有着非常广泛的应用前景。在传统的正向结构量子点发光二极管中，低功函的负极需要通过真空蒸度的方法形成电极，工艺复杂，而且其电极环境适应性很差，容易氧化，影响发光二极管的稳定性，不利于器件的寿命和稳定性的提高。因此加工工艺简单的全溶液加工方法和可以使用稳定的电子和空穴注入层的反向结构量子点发光二极管器件备受关注。

乙酰丙酮钛是一种淡黄色粉末，以乙酰丙酮为媒介的螯合物，其分子式为C₁₀H₁₄O₅Ti，相对分子量或原子量为262.12。其熔点为196℃～200℃。该材料溶于异丙醇，也溶于苯、甲苯和氯仿。该材料主要用作有机合成催化剂，树脂交联剂和固化促进剂等。

本发明首次将其用作电子注入材料用于反向结构量子点发光二极管中。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种基于反向结构的半导体量子点发光二极管及其制备方法。

一种基于反向结构的半导体量子点发光二极管，所述半导体量子点发光二极管中衬底、透明导电金属氧化物电极层、电子注入层、量子点发光层、空穴注入层和对电极层顺次相连；所述透明导电金属氧化物电极层和对电极层分别与外接电源或测试装置相连；所述电子注入层的材质为乙酰丙酮钛膜材料。

基于反向结构的半导体量子点发光二极管，其特征设计为：

层叠的衬底，用于支撑整个器件的载体；

透明导电金属氧化物电极层，用于充当器件的电极；

电子注入层，用于实现电子的有效注入；

电子传输层，用于实现电子的高效迁移，可根据实际情况添加；

空穴阻挡层，用于阻挡对电极空穴的无效迁移，可根据实际情况添加；

量子点发光层，用于实现二极管器件的发光；

电子阻挡层，用于阻挡对电极电子的无效迁移，可根据实际情况添加；

空穴传输层，用于实现空穴的高效迁移，可根据实际情况添加；

空穴注入层，用于实现空穴的有效注入；

对电极层，用于充当器件的电极。

所述衬底的材质为玻璃或聚酯薄膜材料。

所述透明导电金属氧化物电极层的材质为In、Sn、Zn和Cd中的一种或多种的氧化物材料。

所述乙酰丙酮钛膜的厚度为

所述空穴注入层的材质为PEDOT:PSS或Mo、V、W和Ni中的一种或多种的氧化物材料。

所述对电极层的材质为Al、Ag、Au或其复合电极材料。

一种基于反向结构的半导体量子点发光二极管的制备方法，该方法采用全溶液加工，其具体步骤如下：

(a)在衬底(1)上制备透明导电金属氧化物电极层；

(b)将乙酰丙酮钛与溶剂混合形成混合溶液，在透明导电金属氧化物电极层上旋涂所述混合溶液，经烘烤，得到电子注入层；

(c)在电子注入层上依次制备量子点发光层、空穴注入层和对电极层，得到所述基于反向结构的半导体量子点发光二极管。

步骤(b)中所述溶剂为异丙醇、异辛醇、乙醇、乙酸乙酯和石油醚中的一种或多种。

步骤(b)中所述混合溶液中乙酰丙酮钛的浓度为2mg/mL～100mg/mL。

步骤(b)中所述混合溶液的旋涂转速为800rpm～5000rpm，烘烤的温度为20℃～250℃，烘烤时间为1分钟～48小时。