[发明专利]全溶液加工的磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了全溶液加工的磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管及其制备方法。该磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管由下至上依次包括透明衬底、透明导电薄膜阳极、空穴注入和阳极修饰层、磷光分子掺杂空穴传输层、量子点活性层、电子传输层和金属阴极。本发明采用正交溶剂法，通过在空穴注入和阳极修饰层与量子点活性层之间旋涂一层磷光分子掺杂PVK作为空穴传输与磷光分子敏化层，实现空穴传输与磷光分子敏化层和量子点活性层之间有效的界面能量转移，改善空穴注入，提高量子点发光二极管的效率。本发明制备方法有利于大面积的量子点发光二极管的制备，与热蒸镀方式相比，具有制备简单、成本低的优势。

技术领域

本发明涉及量子点发光二极管技术领域，具体涉及一种全溶液加工的磷光分子敏化多层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（简称QD-LEDs）是以CdSe/ZnS，CuInS₂/ZnS等Ⅱ-Ⅵ族或者Ⅲ-Ⅴ族半导体为主的半导体发光器件。因其具有发光颜色随自身尺寸可调、发光效率高、制备简单等特点，其在显示、照明等领域具有潜在应用。随着近年来的发展，其正在逐步实现商业化。

但是，在目前量子点发光二极管技术中，主要采用聚乙烯基咔唑（PVK）、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]（Poly-TPD）等聚合物材料和三(4-咔唑-9-基苯基)胺（TCTA） 、4,4'-双(N-咔唑)-1,1'-联苯 （CBP）等小分子材料作为空穴传输层，ZnO、TiO₂等氧化物作为电子传输层。若使用空穴和电子直接注入的器件结构，会因其空穴注入势垒过高（1 eV~2eV），空穴与电子传输材料迁移率不匹配等问题，导致其空穴与电子注入不平衡，从而影响量子点发光二极管的发光效率。

通常，有机磷光分子具有较长的激子寿命，非常适合做能量转移过程中的给体材料收集三线态激子，然后通过Förster能量转移方式转移给受体，利用有机磷光分子具有长寿命的三线态激子以增强量子点的电致发光，即磷光敏化（Nature, 403, 750 (2000)）。为了改善量子点发光二极管器件的空穴注入，将磷光分子掺杂到空穴注入层形成三线态激子，利用三线态激子具有长的激子寿命能实现空穴传输层中磷光分子的激子能量向量子点间发生界面能量转移，从而提高量子点发光二极管的效率，即磷光敏化的量子点发光二极管（Appl. Phys. Lett., 97, 253115 (2010)）。

为了实现磷光分子敏化的量子点发光二极管，磷光分子掺杂空穴传输层通常是采用蒸镀方法制备（ACS Appl. Mater. Interfaces, 7, 25828(2015)），很少报道用全溶液加工方法制备磷光分子敏化多层结构的量子点发光二极管。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管的制备工艺复杂和成本高的不足，提供了一种全溶液加工的磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管及其制备方法。

本发明采用正交溶剂法，减小溶液加工过程中底部功能层的溶蚀，依次制备包括PEDOT:PSS层、量子点活性层和电子传输层的功能层，并通过在PEDOT: PSS（聚乙撑二氧噻吩:聚(苯乙烯磺酸盐)）层与量子点活性层之间旋涂一层磷光分子掺杂PVK作为空穴传输与磷光分子敏化层，利用磷光分子具有长的激子寿命实现空穴传输与磷光分子敏化层和量子点发光层之间有效的界面能量转移，改善空穴注入，提高量子点发光二极管的效率，再用热蒸镀方法制备Al金属阴极，得到磷光分子敏化多层结构量子点发光二极管。

全溶液法加工过程中，具有制备简单，成本低的优势，能降低器件的制作成本，通过调节加工过程中各功能层溶液的浓度来改变其厚度，以及改变磷光分子掺杂空穴传输层的材料的比例调节界面能量转移等方式来优化量子点发光二极管的性能。

本发明的目的通过如下技术方案实现。