[發明專利]含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管及其制備方法

在審

• 申請號: 201510505836.1
• 申請日: 2015-08-17
• 公開（公告）號: CN105161637A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 陳亞文;付東
• 申請（專利權）人: TCL集團股份有限公司
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56;H01L51/50
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明屬于發光二極管領域，尤其涉及含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管及其制備方法。

背景技術

發光二極管(LED)因其能耗低、產熱少、壽命長等優點，在環保節能意識強烈的當代，受到了越來越廣泛的關注，正在逐步取代傳統的照明技術，成為新一代照明光源。目前，熒光粉發光材料在LED照明和顯示中已廣泛應用，但其仍受限于光衰大、顆粒均勻度差、使用壽命短等缺點。有機發光二極管(OLED)是新一代LED的研究熱點，但其在封裝技術及使用壽命上都存在著無法避免的問題。量子點由于其光色純度高、發光量子效率高、發光顏色可調、使用壽命長等優點，成為目前新型LED發光材料的研究熱點。因此，以量子點材料作為發光層的量子點發光二極管(QLED)成為了目前新型LED研究的主要方向，并具有廣闊的應用前景。

在傳統的正裝結構QLED中，由于陽極ITO的功函數較低(4.7eV)，而量子點材料的電離勢都比較高(>6.0eV)，因此需要在陽極與量子點發光層之間插入一層空穴注入層來提高空穴的注入，獲得較好的器件性能。最常用的空穴注入層為PEDOT:PSS。但PEDOT:PSS本身具有強酸性，會腐蝕ITO陽極，最終影響QLED的長期穩定性。此外，PEDOT:PSS的電離勢依然偏低(5.0eV)，因此在空穴注入層以及量子點發光層之間需要插入多層空穴傳輸層，來降低空穴注入勢壘，提高空穴的注入以及傳輸，如圖1所示，其中，圖1(a)為使用PEDOT:PSS為空穴注入層的量子點發光二極管，其中，1’-7’分別為襯底、陽極層、PEDOT:PSS空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發光層、電子傳輸層和陰極層；圖1(b)對應給出了該PEDOT:PSS為空穴注入層、雙層空穴傳輸層的高效QLED的能級示意圖。這種使用多層空穴傳輸層的器件結構使得器件的制備工藝比較繁瑣，增加了制備成本。

為了克服但PEDOT:PSS存在的上述不足，研究者們致力于開發能夠取代PEDOT:PSS的空穴注入新材料。聚苯胺(Poly-TPD)是一種量子點發光二級管中較為常用的空穴傳輸材料，其結構示意圖如下式Ⅰ所示：

由于Poly-TPD的HOMO能級約5.2eV，因此，直接用作空穴注入層時，空穴注入勢壘較大。使用該空穴注入層制備的量子點發光二極管器件工作時，空穴需要越過很大的勢壘才能注入到Poly-TPD中，無法形成有效的空穴注入，此外Poly-TPD本身的空穴遷移率也偏低，最終會導致器件性能較差，如圖2所示。因此，Poly-TPD無法單獨作為空穴注入材料替代PEDOT:PSS。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管，旨在解決現有的空穴注入材料因電離勢較高不能形成有效地空穴注入、且容易腐蝕電極、影響QLED長期穩定性的問題。

本發明的另一目的在于提供一種含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管的制備方法。

本發明是這樣實現的，一種含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管，所述量子點發光二極管包括依次層疊設置的襯底、陽極層、摻雜型空穴注入層、空穴傳輸層、量子點發光層、電子傳輸層和陰極層，其中，所述摻雜型空穴注入層由P摻雜的Poly-TPD制成，且所述P摻雜的Poly-TPD中的摻雜劑為F4-TCNQ。

以及，一種含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管的制備方法，包括以下步驟：

提供一襯底，在所述襯底上制備電極層；

配置F4-TCNQ摻雜的Poly-TPD溶液，在所述電極層上制備摻雜型空穴注入層；

在所述摻雜型空穴注入層上依次制備空穴傳輸層、量子點發光層、電子傳輸層和陰極層。

本發明提供的含有摻雜型空穴注入層的量子點發光二極管，使用F4-TCNQ對空穴傳輸材料Poly-TPD進行P摻雜制作摻雜型空穴注入層，首先，F4-TCNQ摻雜的Poly-TPD在與陽極的接觸界面處形成能帶彎曲，降低空穴的注入勢壘，提高空穴的注入效率；同時，摻雜后的Poly-TPD的空穴遷移率大幅提升，有效提高了其空穴傳輸性能。

其次，利用P摻雜的Poly-TPD能有效避免酸性PEDOT:PSS對陽極ITO的腐蝕，從而提高量子點發光二極管器件的長期穩定性。

此外，由于Poly-TPD具有比較高的電離勢，在F4-TCNQ摻雜后的Poly-TPD膜上只需再制備一層空穴傳輸層，就能與高電離勢的量子點發光材料之間形成有效的空穴注入以及傳輸，避免了使用多層空穴傳輸層來優化空穴注入的問題，從而簡化量子點發光二極管器件的制備工藝，降低器件的制備成本。