[发明专利]一种基于掺钇氧化锌电子传输层的量子点发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于掺钇氧化锌电子传输层的量子点发光二极管及其制备方法。它依次由透明导电玻璃层、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和金属电极层层叠而成，所述的电子传输层为掺钇氧化锌纳米颗粒层，所述的掺钇氧化锌纳米颗粒中钇的摩尔百分比为2％～20％。本发明公开的量子点发光二极管通过溶液加工方法所制备，工艺简单可行；掺钇氧化锌纳米颗粒的工艺兼容于传统的溶胶凝胶法，实现容易，而且掺杂量可控，所得纳米颗粒电子迁移率调节范围宽，非常适合用于量子点发光器件中，以调节电子注入达到载流子平衡。

技术领域：

本发明属于半导体发光二极管技术领域，具体涉及一种基于掺钇氧化锌电子传输层的量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术：

量子点发光二极管因其色彩饱和度高、发光颜色可调、耗能低等一系列优点，已成为下一代显示器件的有力竞争者。当前，相对于有机传输层结构的量子点发光器件，有机-无机杂化量子点发光二极管具有更佳的器件性能，这种性能的提高得益于高电子迁移率氧化锌纳米颗粒的应用。然而，氧化锌过高的电子迁移率容易造成过多的电子注入，导致量子点发光层出现电子积累的现象，尤其是在有机空穴传输层空穴迁移率较低情况下，空穴的注入不足更是加剧了这种载流子失衡。普遍认为，过多的电荷积累，会增大非发光复合的几率，如通过俄歇复合的过程损失能量，因而极大影响器件性能的稳定性。

调节传输层的载流子迁移率来实现注入的载流子平衡，是实现高效稳定发光二极管的必要选项。一方面可选用迁移率较高的有机小分子或导电聚合物，另一方面是通过界面方法限制氧化锌层的电子注入。但上述两种方法均有不同的缺点，如使用迁移率较高的导电聚合物一般价格昂贵，不利于商业推广，而界面方法限制电子注入工艺控制比较困难，不易实施。通过提高氧化锌纳米颗粒的导带能级位置，从而增大器件的电极-电子传输层间的势垒来限制电子注入，是综合成本工艺因素，实现高效量子点发光二极管的最佳方案之一。

近年来，关于氧化锌纳米颗粒的改性研究已有一些报道，这些报道一般是围绕纳米颗粒尺寸控制或者合金方法进行科学研究，能实现大范围的电子迁移率调节的改性氧化锌纳米颗粒，特别是应用在量子点发光二极管这一领域的实例还未有见诸报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于掺钇氧化锌电子传输层的量子点发光二极管及其制备方法，该掺钇氧化锌纳米颗粒导带底能级位置随着掺钇量的增大而逐渐提高，且能实现电子迁移率三个数量级的可调节范围，可以适配众多有机空穴传输层的迁移率，使得器件的载流子注入平衡的实现成为可能，对高亮度和高效率的量子点发光器件的研究和发展有着积极的促进意义。

本发明的第一个目的是提出一种基于掺钇氧化锌电子传输层的量子点发光二极管，包括依次连接的透明导电玻璃层、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和金属电极层，所述的电子传输层为掺钇氧化锌纳米颗粒层，所述的掺钇氧化锌纳米颗粒中钇的摩尔百分比为2％～20％。掺钇氧化锌纳米颗粒的直径为2～10nm，钇的摩尔百分比，即钇/(钇+锌)的摩尔百分比为2％～20％。

所述的透明导电玻璃选自氧化铟锡玻璃(ITO)、氟掺杂氧化锡玻璃(FTO)和锡掺杂氧化锡玻璃(ATO)中的一种，所述的空穴注入层的材料选自PEDOT/PSS(聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)、MoO₃和WO₃中的一种，所述的空穴传输层的材料选自CBP(4,4'-二(9-咔唑)联苯)、TPD(N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺)、Poly-TPD(4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物)、PVK(聚乙烯基咔唑)和TFB(聚[(N,N'-(4-正丁基苯基)-N,N'-二苯基-1,4-苯二胺)-ALT-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)])的一种，所述的量子点发光层的材料为II-VI、I-III-VI、III-V或IV族的半导体纳米晶，所述的金属电极层的材料为银、铝、金和铜中的一种。