[实用新型]一种量子点电致发光器件

说明书

本实用新型公开了一种量子点电致发光器件，包括依次层叠的透明衬底，阴极、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层及金属阳极，所述阴极为透明的氮化镓材料。针对现有的量子点材料电致发光器件存在的能级不匹配问题，采用了透明的氮化镓材料作为电致发光器件的阴极及电子注入层，结合氮化镓材料的高的电子迁移率及其与量子点材料的LUMO能级匹配的表面功函数，有利于降低量子点器件的启亮电压，提升其电致发光效率与工作寿命，推动量子点材料在下一代显示和照明领域的应用。

技术领域

本实用新型涉及宽禁带半导体光电器件领域，具体涉及一种量子点电致发光器件及其制备方法。

背景技术

目前主流的固态照明方法是用蓝光的LED芯片与传统的黄色钇铝石榴石(yttriumaluminum garnet,YAG:Ce)荧光粉组合而获得白光LED。这种黄色荧光粉的发射光谱主要含有黄绿光，其红光成分相对不足，这就造成了此类白光LED的显色指数较低(一般不大于80)，甚至不及传统的白炽灯等光源。而稀土荧光粉的颗粒一般较大(微米量级)存在严重的光散射问题，易造成白光LED的效率降低，另外其制备条件也相对苛刻，一般需要高温。因此，要获得高显色性的、高效率的白光LED必须要具备性能优异的发光材料。量子点作为发光材料，相较于传统的荧光粉而言，具有颗粒尺寸小、发光峰位可调、色彩饱和度高、量子产率高等诸多优点，有望成为下一代显示和照明的主导者。

量子点发光二极管(quantum dot light emitting diodes,QLED)电致发光器件主要有两种。一种是直接载流子注入复合，电子和空穴分别经过电子传输层和空穴传输层直接注入到量子点发光层，在量子点发光层中通过辐射复合发光；另一种是共振能量转移((resonance energy transfer,FRET)或者二者共同的作用。跨越量子点发光层的电子输运到空穴传输层(Hole Transfer Layer，HTL)，和其中的空穴作用形成激子。同时，跨越量子点发光层的空穴也输运到电子传输层(Electron Transfer Layer，ETL)，和其中的电子作用形成激子，再经过FRET能量转移传递给量子点，进而又重新在量子点发光层形成电子-空穴对，再通过辐射复合发光。这两种过程既能独立存在又能共同作用实现量子点的电致发光。然而，由于电致发光的量子点材料的未占有电子的最低能级(Lowest Unoccupied Molecular Orbital，LUMO)一般在-3.9eV左右，而ITO的功函数在-4.7eV，两者能级不匹配往往阻碍载流子的注入而影响发光性能。而氮化镓材料的表面功函数在-3.9eV，与量子点材料的能级匹配，非常适合电子的注入与传输，有利于降低量子点器件的启亮电压，提升其电致发光效率与工作寿命，推动量子点材料在下一代显示和照明领域的应用。

实用新型内容

本实用新型创新性地提出了一种新型的量子点电致发光器件。本实用新型提出的利用氮化镓材料的高电子迁移率与合适的表面功函数，从而解决目前量子点材料电致发光器件因能级不匹配而造成的高启亮电压与电致发光效率较低的问题。

此量子点电致发光器件包括依次层叠的透明衬底，阴极、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层及金属阳极，所述阴极为透明的氮化镓材料层。

优选地，所述氮化镓材料包括非掺杂、掺杂的N型氮化镓单晶层或多层，其中掺杂的原子包括Si，Ge。

优选次，所述量子点电致发光器件还包括在阴极层和量子点发光层之间依次层叠的电子注入层和电子传输层，其中所述氮化镓材料既为阴极又为电子注入层。

优选地，所述透明衬底包括蓝宝石衬底、氮化镓自支撑衬底或者两者的结合。

优选地，所述量子点发光层的厚度为(30±10)nm。

优选地，所述量子点发光层包括红光、绿光、蓝光量子点，可以包括不同结构，不同元素，不同直径大小。

优选地，所述空穴传输层的厚度为(20±10)nm。