[发明专利]一种基于电晕放电界面修饰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电晕放电界面修饰的量子点发光二极管及其制备方法，量子点发光二极管包括阳极、阴极以及设置在所述阳极和所述阴极之间的量子点发光层，量子点发光层与所述阳极之间设置有空穴传输层，空穴传输层与所述阳极之间设置有空穴注入层，量子点发光层与所述阴极之间设置有电子传输层，量子点发光层靠近电子传输层的表面设置有电晕放电产生的带负电离子层或带正电离子层。本发明中提出的界面调控手段可以有效钝化QDs/ZnO界面处的缺陷，从而大幅度增加低亮度下电子‑空穴的辐射复合效率。本发明提供了一种简单、经济有效，且不会使器件的制备和器件结构复杂化的新方法来平衡发光层的载流子密度从而提高QLED器件的效率。

技术领域

本发明属于二极管制备技术领域，具体涉及一种基于电晕放电界面修饰的量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术

半导体发光二极管（LED）的发明和使用开启了人类照明与显示的新时代。目前氮化镓等III-V族半导体第一代LED已广泛应用于照明和室外大屏幕阵列式显示。作为第二代LED技术，有机LED（OLED）具备全固态结构，可柔性，响应快、低能耗等诸多优势，目前已广泛应用在小面积智能终端显示。最近发展起来的基于Ⅱ-Ⅵ族胶体量子点（QD）的LED器件，具有尺寸调谐的发射波长，优异的色纯度以及接近100%的荧光量子产率（QYs），在显示与照明领域优势突出，受到人们的高度重视。

随着对其发光机理有了更深入的了解，QLED材料和器件结构得到了改进，QLED的外量子效率（EQE）可与目前最先进的OLED相媲美，根据红、绿、蓝三基色QLED器件的发展历程，据统计截止至2019年QLED发光效率基本接近甚至超过20%，这些进展有助于实现高效的全色和白色QLED。为了实现高效QLED，从阴极和阳极进行有效且平衡的电子注入和空穴注入/传输是必不可少的。不平衡的电子和空穴注入速率导致带电的激子形成，这就触发非辐射俄歇复合过程，其中激子复合能量迅速转移到额外的载流子而不是作为光子释放。为此，QLED通常使用多层器件结构，包括铟锡氧化物（ITO）阳极，空穴传输/注入层（HTL），发射层（EML），电子传输/注入层（ETL）和金属阴极。因此，在此多层器件结构中创建了多个无机/有机界面。研究表明QLED器件的性能很大程度上取决于这些界面的特性，这些特性决定了电荷注入-传输-复合特性。因此，为了使QLED的性能最大化，科研工作者们已经花费了大量的精力从界面调控的角度来修改这些界面。

其中，量子点与常用的电子传输材料氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）之间形成的界面问题备受关注。由于ZnO NPs表面高密度的缺陷（诸如各种悬空键、表面可作为淬灭中心的基团和吸附在表面的带负电荷的氧），这就使得QLED经常遭受广泛的界面激子淬灭，从而限制了器件性能，特别是限制器件在低电流（低亮度）下对应的发光性能。此外，本质上金属氧化物ETL中的载流子浓度高于有机HTL中的载流子浓度会导致电子空穴载流子失衡，从而导致QLED的性能下降。

因此，为抑制甚至消除激子淬灭并实现更好的电荷平衡，最常用的方法是对ZnONPs进行化学金属掺杂。另外，修饰层的引入也备受青睐，例如，通过在QDs和ZnO电子传输层插入薄的绝缘修饰层（如，PMMA，PEI）可以平衡载流子的注入，并有效抑制效率滚降的现象。

以上这些界面调控的目的都是为了改善电荷注入和/或减少QLED中的激子猝灭。尽管取得了显著的进步，但是大多数工程都会使器件的构筑过程及器件结构本身更为复杂化，或者使材料的化学制备过程更为复杂。例如，修饰层的插入通常会增加器件本身和器件制造的复杂性，且大多数修饰层非常薄，使得难以精确控制其厚度，这对于QLED的商业化是不利的。而多元素的共掺杂可以更大限度的调控ETL的性能，但是同样增加了材料合成的工序。因此，为了满足工业制造的需要，寻找更不需要改变器件结构，更具成本效益和更容易且适合大面积生产的技术或者方法以多样化可用于QLED的材料和器件结构范围。