CN105304829B - 一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法，其包括：衬底、位于衬底上表面自下而上的第一阳极层、第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层以及第一阴极层，及位于衬底下表面自上而下的第二阳极层、第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层以及第二阴极层。本发明采用在衬底两侧同时制备量子点发光二极管，从而制得双面发光结构的量子点发光二极管。另外，采用浸渍提拉法工艺在衬底两侧同时制备量子点发光二极管相对于在衬底一侧制备双面发光量子点发光二极管制备工艺更加简单，相比于贴合工艺制备的双面发光量子点发光二极管更加轻薄。

Description

一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法

技术领域

本发明涉及量子点发光二极管技术领域，尤其涉及一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法。

背景技术

量子点（QD），又称半导体纳米晶体，是一种新型的半导体纳米材料。由于其尺寸小于或接近激子波尔半径，因此表现出强的量子限域效应，使它们具有独特的光致和电致发光性能。相比于其他荧光材料，量子点具有量子产率高、稳定性好、高色纯度、发光颜色易调等优良的光学特性。

量子点发光二极管（QLED）是使用量子点材料作为发光层的一种电致发光器件，继承了量子点材料的优良光学特性，在显示以及照明领域具有重要的商业应用价值，已引起了广泛的关注，其效率和性能得到了飞速提升。

目前的QLED基本上采用的是单面发光结构，如图1所示，现有的QLED器件自下而上依次包括衬底1、阳极层2、空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层5、电子传输层6以及阴极层7。在一些特殊场合，通常需要双面显示或双面发光功能，因此这种单面发光结构的应用在一定程度上受到了限制。目前较为常见的双面发光器件均是采用在衬底的一侧通过复杂的制备工艺制成，需要的制备工艺流程较为复杂。另外也有采用将相对设置的两个发光单元背对背贴合在一起而成，这样会造成器件的质量以及厚度的增加，从而无法体现其轻薄的优势。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法，旨在解决现有双面发光器件制备工艺流程较为复杂，现有双面发光器件的质量以及厚度增加的问题。

本发明的技术方案如下：

一种双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管为正装结构的双面发光量子点发光二极管，其中，包括：衬底、位于衬底上表面自下而上的第一阳极层、第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层以及第一阴极层，及位于衬底下表面自上而下的第二阳极层、第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层以及第二阴极层。

一种双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管为倒装结构的双面发光量子点发光二极管，其中，包括：衬底、位于衬底上表面自下而上的第三阴极层、第三电子传输层、第三量子点发光层、第三空穴传输层、第三空穴注入层以及第三阳极层，及位于衬底下表面自上而下的第四阴极层、第四电子传输层、第四量子点发光层、第四空穴传输层、第四空穴注入层以及第四阳极层。

所述的双面发光量子点发光二极管，其中，所述衬底为玻璃衬底、柔性衬底或金属衬底。

所述的双面发光量子点发光二极管，其中，所述第一阳极层、第二阳极层、第三阴极层和第四阴极层均为反射金属电极，所述金属为Al、Ag或Au。

所述的双面发光量子点发光二极管，其中，所述第一电子传输层、第二电子传输层、第三电子传输层和第四电子传输层的材料为ZnO、TiO₂、SnO、ZrO₂、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO和InSnO中的一种或多种。

所述的双面发光量子点发光二极管，其中，所述第一阴极层、第二阴极层、第三阳极层和第四阳极层的材料均为导电金属氧化物、石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种。

所述的双面发光量子点发光二极管，其中，所述第一空穴注入层、第二空穴注入层、第三空穴注入层和第四空穴注入层的材料为PEDOT:PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化铬、MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂中的一种或多种；所述第一空穴传输层、第二空穴传输层、第三空穴传输层和第四空穴传输层的材料为Poly-TPD、TFB、PVK、CBP、TCTA中的一种或多种。

所述的双面发光量子点发光二极管，其中，所述第一量子点发光层、第二量子点发光层、第三量子点发光层和第四量子点发光层为II-VI族化合物半导体及其核壳结构或III-V或IV-VI族化合物半导体及其核壳结构。

一种如上所述的双面发光量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：

A、分别沉积第一阳极层于衬底的上表面和第二阳极层于衬底的下表面；

B、随后在衬底上表面的第一阳极层上依次沉积第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层以及第一阴极层，同时在衬底下表面的第二阳极层上依次沉积第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层以及第二阴极层，得到正装结构的双面发光量子点发光二极管。

一种如上所述的双面发光量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：

A、分别沉积第三阴极层于衬底的上表面和第四阴极层于衬底的下表面；

B、随后在衬底上表面的第三阴极层上依次沉积第三电子传输层、第三量子点发光层、第三空穴传输层、第三空穴注入层以及第三阳极层，同时在衬底下表面的第四阴极层上依次沉积第四电子传输层、第四量子点发光层、第四空穴传输层、第四空穴注入层以及第四阳极层，得到倒装结构的双面发光量子点发光二极管。

有益效果：本发明采用在衬底两侧同时制备量子点发光二极管，从而制得双面发光结构的量子点发光二极管。另外，本发明的双面发光量子点发光二极管质量以及厚度均有减小，双面发光量子点发光二极管更加轻薄。

附图说明

图1为现有技术的一种单面发光量子点发光二极管的结构示意图。

图2为本发明一种正装结构的双面发光量子点发光二极管的结构示意图。

图3为本发明一种倒装结构的双面发光量子点发光二极管的结构示意图。

图4为本发明的双面发光量子点发光二极管制备装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的双面发光量子点发光二极管包括两类结构：正装结构的双面发光量子点发光二极管和倒装结构的双面发光量子点发光二极管。

本发明的一种双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管为正装结构的双面发光量子点发光二极管，其中，如图2所示，包括：衬底16、位于衬底16上表面自下而上的第一阳极层17、第一空穴注入层18、第一空穴传输层19、第一量子点发光层20、第一电子传输层21以及第一阴极层22，及位于衬底16下表面自上而下的第二阳极层15、第二空穴注入层14、第二空穴传输层13、第二量子点发光层12、第二电子传输层11以及第二阴极层10。

本发明的一种双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管为倒装结构的双面发光量子点发光二极管，其中，如图3所示，包括：衬底29、位于衬底29上表面自下而上的第三阴极层30、第三电子传输层31、第三量子点发光层32、第三空穴传输层33、第三空穴注入层34以及第三阳极层35，及位于衬底29下表面自上而下的第四阴极层28、第四电子传输层27、第四量子点发光层26、第四空穴传输层25、第四空穴注入层24以及第四阳极层23。

与现有的单面发光结构的量子点发光二极管相比，本发明采用在衬底两侧同时制备量子点发光二极管，从而制得双面发光结构的量子点发光二极管。另外，与现有采用将相对设置的两个发光单元背对背贴合在一起而成的量子点发光二极管相比，本发明的上述结构的双面发光量子点发光二极管质量以及厚度均有明显减小，本发明双面发光量子点发光二极管更加轻薄。

进一步地，所述衬底可以为玻璃衬底、柔性衬底或金属衬底。优选地，所述第一阳极层和所述第二阴极层均为反射金属电极，所述金属可以为Al、Ag或Au等。当上述衬底为金属衬底时，本发明可直接采用金属衬底作为反射金属电极，以进一步减小QLED器件的质量和厚度。

进一步地，所述第一电子传输层、第二电子传输层、第三电子传输层和第四电子传输层的材料为ZnO、TiO₂、SnO、ZrO₂、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO和InSnO中的一种或多种。优选地，所述第一电子传输层、第二电子传输层、第三电子传输层和第四电子传输层的材料为ZnO。

进一步地，所述第一阴极层、第二阴极层、第三阳极层和第四阳极层的材料均为导电金属氧化物、石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种。

进一步地，所述第一空穴注入层、第二空穴注入层、第三空穴注入层和第四空穴注入层的材料为PEDOT:PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化铬、MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂中的一种或多种；所述第一空穴传输层、第二空穴传输层、第三空穴传输层和第四空穴传输层的材料为Poly-TPD、TFB、PVK、CBP、TCTA中的一种或多种。优选地，所述第一空穴传输层、第二空穴传输层、第三空穴传输层和第四空穴传输层的材料为Poly-TPD或PVK。这是由于Poly-TPD具有良好的成膜特性和空穴传输性能，且Poly-TPD可改善电子空穴间的平衡。而PVK可有效降低从空穴传输层到量子点发光层的空穴注入势垒同时阻挡电子从量子点发光层注入空穴传输层，从而提高QLED器件的性能。

进一步地，所述第一量子点发光层、第二量子点发光层、第三量子点发光层和第四量子点发光层为II-VI族化合物半导体及其核壳结构或III-V或IV-VI族化合物半导体及其核壳结构。其中，II-VI族化合物半导体及其核壳结构包括CdS、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS和CdSe/CdS/ZnS等。III-V或IV-VI族化合物半导体及其核壳结构包括GaAs、InP、PbS/ZnS和PbSe/ZnS等。优选地，所述第一量子点发光层、第二量子点发光层、第三量子点发光层和第四量子点发光层为CdS、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS，这是由于该材料的量子点发光层具有激发光谱宽并且连续分布，发射光谱稳定性高等特点。

基于上述双面发光量子点发光二极管，本发明还提供一种如上所述的双面发光量子点发光二极管的制备方法，其包括步骤：

A、分别沉积第一阳极层于衬底的上表面和第二阳极层于衬底的下表面；

B、随后在衬底上表面的第一阳极层上依次沉积第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层以及第一阴极层，同时在衬底下表面的第二阳极层上依次沉积第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层以及第二阴极层，得到正装结构的双面发光量子点发光二极管。

本发明首先通过蒸镀或溅射工艺在衬底两侧沉积第一阳极层和第二阳极层。当所述衬底为金属衬底时，可直接采用该金属衬底作为反射金属电极，从而可直接省略沉积第一阳极层和第二阳极层于衬底上下表面的步骤。接着采用浸渍提拉法工艺，在衬底上表面的第一阳极层上依次沉积第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层，同时衬底下表面的第二阳极层上依次沉积第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层。图4为本发明的双面发光量子点发光二极管制备装置的结构示意图，所示制备装置包括衬底36、液槽38及液槽内的溶液37，如图4所示，本发明浸渍提拉法工艺在沉积上述各功能层薄膜的过程中会在衬底两侧表面同时沉积等厚均匀的薄膜，且在衬底两侧的QLED器件是同时制备的。最后，采用溅射或浸渍提拉法工艺同时沉积第一阴极层于衬底两侧的电子传输层上。所述第一阴极层和第二阴极层的材料为透明的导电金属氧化物、石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种。当所述第一阴极层和第二阴极层的材料为透明的导电金属氧化物时，采用溅射工艺沉积所述第一阴极层和第二阴极层；当所述第一阴极层和第二阴极层的材料为石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种时，采用浸渍提拉法工艺沉积所述第一阴极层和第二阴极层。

基于上述双面发光量子点发光二极管，本发明还提供一种如上所述的双面发光量子点发光二极管的制备方法，其包括步骤：

A、分别沉积第三阴极层于衬底的上表面和第四阴极层于衬底的下表面；

B、随后在衬底上表面的第三阴极层上依次沉积第三电子传输层、第三量子点发光层、第三空穴传输层、第三空穴注入层以及第三阳极层，同时在衬底下表面的第四阴极层上依次沉积第四电子传输层、第四量子点发光层、第四空穴传输层、第四空穴注入层以及第四阳极层，得到倒装结构的双面发光量子点发光二极管。

本发明首先通过蒸镀或溅射工艺在衬底两侧沉积第三阴极层和第四阴极层。当所述衬底为金属衬底时，可直接采用该金属衬底作为反射金属电极，从而可直接省略沉积第三阴极层和第四阴极层于衬底上下表面的步骤。接着采用浸渍提拉法工艺，在衬底上表面的第三阴极层上依次沉积第三电子传输层、第三量子点发光层、第三空穴传输层、第三空穴注入层，同时衬底下表面的第四阴极层上依次沉积第四电子传输层、第四量子点发光层、第四空穴传输层、第四空穴注入层。本发明浸渍提拉法工艺在沉积上述各功能层薄膜的过程中会在衬底两侧表面同时沉积等厚均匀的薄膜，且在衬底两侧的QLED器件是同时制备的。最后，采用溅射或浸渍提拉法工艺同时沉积第三阳极层于第三空穴注入层上和第四阳极层于第四空穴注入层上。所述第三阳极层和第四阳极层的材料为透明的导电金属氧化物、石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种。当所述第三阳极层和第四阳极层的材料为透明的导电金属氧化物时，采用溅射工艺沉积所述第三阳极层和第四阳极层；当所述第三阳极层和第四阳极层的材料为石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种时，采用浸渍提拉法工艺沉积所述第三阳极层和第四阳极层。

与现有的QLED器件采用平面叠层结构不同，本发明采用浸渍提拉法工艺在衬底两侧同时制备量子点发光二极管，从而形成双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管相对于在衬底一侧制备双面发光量子点发光二极管制备工艺更加简单，相比于贴合工艺制备的双面发光量子点发光二极管更加轻薄。

综上所述，本发明提供一种双面发光量子点发光二极管及其制备方法。本发明采用在衬底两侧同时制备量子点发光二极管，从而制得双面发光结构的量子点发光二极管。另外，本发明采用浸渍提拉法工艺在衬底两侧同时制备量子点发光二极管，从而形成双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管相对于在衬底一侧制备双面发光量子点发光二极管制备工艺更加简单，相比于贴合工艺制备的双面发光量子点发光二极管更加轻薄。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管为正装结构的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，包括：衬底、位于衬底上表面自下而上的第一阳极层、第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层以及第一阴极层，及位于衬底下表面自上而下的第二阳极层、第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层以及第二阴极层；

所述第一阳极层与第二阳极层是同时制备得到的，所述第一空穴注入层与第二空穴注入层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一空穴传输层与第二空穴传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一量子点发光层与第二量子点发光层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一电子传输层与所述第二电子传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一阴极层与第二阴极层是同时制备得到的。

2.一种双面发光量子点发光二极管，所述双面发光量子点发光二极管为倒装结构的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，包括：衬底、位于衬底上表面自下而上的第三阴极层、第三电子传输层、第三量子点发光层、第三空穴传输层、第三空穴注入层以及第三阳极层，及位于衬底下表面自上而下的第四阴极层、第四电子传输层、第四量子点发光层、第四空穴传输层、第四空穴注入层以及第四阳极层；

所述第三阴极层与第四阴极层是同时制备得到的，所述第三电子传输层与所述第四电子传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三量子点发光层与第四量子点发光层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三空穴传输层与第四空穴传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三空穴注入层与第四空穴注入层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三阳极层与第四阳极层是同时制备得到的。

3.根据权利要求1或2所述的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底、柔性衬底或金属衬底。

4.根据权利要求1或2所述的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，所述第一阳极层、第二阳极层、第三阴极层和第四阴极层均为反射金属电极，所述金属为Al、Ag或Au。

5.根据权利要求1或2所述的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，所述第一电子传输层、第二电子传输层、第三电子传输层和第四电子传输层的材料为ZnO、TiO₂、SnO、ZrO₂、Ta₂O₃、AlZnO、ZnSnO和InSnO中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，所述第一阴极层、第二阴极层、第三阳极层和第四阳极层的材料均为导电金属氧化物、石墨烯、碳纳米管和导电聚合物中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，所述第一空穴注入层、第二空穴注入层、第三空穴注入层和第四空穴注入层的材料为PEDOT:PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化铬、MoS₂、WS₂、MoSe₂、WSe₂中的一种或多种；所述第一空穴传输层、第二空穴传输层、第三空穴传输层和第四空穴传输层的材料为Poly-TPD、TFB、PVK、CBP、TCTA中的一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的双面发光量子点发光二极管，其特征在于，所述第一量子点发光层、第二量子点发光层、第三量子点发光层和第四量子点发光层为II-VI族化合物半导体及其核壳结构或III-V或IV-VI族化合物半导体及其核壳结构。

9.一种如权利要求1所述的双面发光量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、分别沉积第一阳极层于衬底的上表面和第二阳极层于衬底的下表面；

B、随后在衬底上表面的第一阳极层上依次沉积第一空穴注入层、第一空穴传输层、第一量子点发光层、第一电子传输层以及第一阴极层，同时在衬底下表面的第二阳极层上依次沉积第二空穴注入层、第二空穴传输层、第二量子点发光层、第二电子传输层以及第二阴极层，得到正装结构的双面发光量子点发光二极管；

所述第一阳极层与第二阳极层是同时制备得到的，所述第一空穴注入层与第二空穴注入层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一空穴传输层与第二空穴传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一量子点发光层与第二量子点发光层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一电子传输层与所述第二电子传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第一阴极层与第二阴极层是同时制备得到的。

10.一种如权利要求2所述的双面发光量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：

A、分别沉积第三阴极层于衬底的上表面和第四阴极层于衬底的下表面；

B、随后在衬底上表面的第三阴极层上依次沉积第三电子传输层、第三量子点发光层、第三空穴传输层、第三空穴注入层以及第三阳极层，同时在衬底下表面的第四阴极层上依次沉积第四电子传输层、第四量子点发光层、第四空穴传输层、第四空穴注入层以及第四阳极层，得到倒装结构的双面发光量子点发光二极管；

所述第三阴极层与第四阴极层是同时制备得到的，所述第三电子传输层与所述第四电子传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三量子点发光层与第四量子点发光层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三空穴传输层与第四空穴传输层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三空穴注入层与第四空穴注入层是通过浸渍提拉法同时制备得到的，所述第三阳极层与第四阳极层是同时制备得到的。