[发明专利]基于CdTe/CdS量子点的发光二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于CdTe/CdS量子点的发光二极管，从下至上依次包括Au电极、P‑Si衬底层、Si纳米线层、空穴传输层PVK、CdTe/CdS量子点/POSS纳米复合膜层、Au纳米棒层、ZnO电子传输层以及ITO电极。本发明采用POSS作为溶液添加剂，同时也作为CdTe/CdS QDs与ZnO之间的空穴阻挡层，维持量子点的荧光，提高成膜质量，进而提高器件性能。本发明采用P‑Si为衬底，以其作为空穴注入层，有利于实现大面积的光电集成。把不同长径比的金纳米棒嵌入P‑Si/PVK/CdTe/CdS QDs/POSS/ZnO结构的QLED中，利用金纳米棒表面的局域表面等离激元与发光二极管电致发光的相互耦合作用，能够明显提升器件的性能。

技术领域

本发明涉及一种基于CdTe/CdS量子点的发光二极管及其制备方法，属于半导体光电器件领域。

背景技术

II-VI族半导体量子点具有独特的光学和电学特性，例如受激光谱宽，发光波长可调，发射光谱窄，荧光效率高，其荧光发射波长几乎覆盖从可见光到近红外的整个光谱范围等，因此在发光二极管(LED)、激光器、光探测器和太阳能电池方面具有广泛的应用。然而，量子点成膜质量差，光热稳定性不够好，限制了其在LED领域的应用。目前，CdTe量子点的稳定性和量子效率已引起人们的关注和研究，但是量子点的发光效率依然比较低，如何提高CdTe量子点的发光效率成为了量子点在LED领域中应用的最大问题。另外，表面等离子激元增强效应已被证实可以有效的提高器件发光效率，贵金属纳米颗粒的表面等离子激元效应可以与光耦合，从而实现对光吸收或者光发射的调控。

公开号为CN107871802A的公开的一种载流子传输层的制备方法及磁控溅射装置专利中公开一导电基板；将贵金属和载流子传输层材料制成靶材；以及采用磁控溅射，在所述导电基板上同时沉积贵金属和载流子传输层材料，得到贵金属纳米颗粒掺杂的载流子传输层。公开号为 CN107993923A，采用了物理气相沉淀法制备金属薄膜，再将金属薄膜在真空条件或者保护气氛下进行退火处理，制备得到金属纳米颗粒阵列。公开号为CN108063171A，采用磁控溅射的方法制备金属纳米颗粒。但是该类技术方案存在以下几个问题：通过这种溅射方法得到的是金属膜，然后退火得到类球形金纳米球颗粒，这种方法制备简单，但是得到的球颗粒不可控制；且与入射光相比，此种金纳米球颗粒周围的场强比较弱，通过金属表面等离激元与发光二极管电致发光的耦合作用，对器件性能的影响不够明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种成膜质量高、性能好、稳定性强的

为了解决以上技术问题，本发明提供一种基于CdTe/CdS量子点的发光二极管，其特征在于：从下至上依次包括Au电极、P-Si衬底层、Si纳米线层、空穴传输层PVK、CdTe/CdS量子点/POSS纳米复合膜层、Au纳米棒层、ZnO电子传输层以及ITO电极。

本发明进一步限定的技术特征为：所述Au电极为平面状电极。

进一步的，所述ITO电极为点状电极。

进一步的，ZnO电子传输层厚度为50nm、CdTe量子点发光层的厚度为2个单层、PVK空穴传输层的厚度为40nm。

本发明还公开了一种基于CdTe/CdS量子点的发光二极管的制备方法，其特征在于，至少包括如下几个步骤：

第一步、将P-Si衬底进行清洗烘干；

第二步、采用化学刻蚀法在P-Si衬底上刻蚀Si纳米线；

第三步、将PVK旋涂于所述Si纳米线上作为空穴传输层，在氮气氛围中退火；

第四步、在氮气氛围中，将POSS溶于80℃的CdTe/CdS量子点溶液中，并搅拌2个小时，将制备的溶胶旋涂到PVK空穴传输层上，然后将样品在室温条件下经过24小时的熟化获得CdTe/CdS量子点/POSS纳米复合膜；