[發明專利]NiO復合薄膜、量子點發光器件及其制備和應用

有效

• 申請號: 201710316255.2
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107240624B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 楊緒勇;曹璠
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/06;H01L33/14;H01L33/26
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種NiO復合薄膜、量子點發光器件及其制備和應用，采用M:NiO/NiO復合薄膜結構，由M金屬摻雜NiO的M:NiO薄膜層和NiO薄膜層復合而成具有NiO成分梯度的M:NiO/NiO結構形式的復合材料薄膜，其中M金屬為Li、Mg和Cu中的任意一種金屬或合金，M金屬摻雜NiO薄膜層中M摻雜摩爾比例為1~5mol%。既能解決空穴注入問題，改善器件中的載流子注入平衡，進而提高器件的性能及其穩定性，解決了現有量子點發光器件壽命短的問題。本發明除陰極使用真空蒸鍍外，包括無機空穴復合層在內的全部功能層全部使用溶液旋涂法進行薄膜的制備，材料易獲取，方法簡單，成本較低。

技術領域

本發明涉及一種復合空穴注入層、發光器件及其制備和應用，特別是涉及一種NiO復合空穴注入層、量子點發光器件及其制備和應用，應用于新型顯示器件制造技術領域。

背景技術

量子點發光二極管(QLED)具有發射半峰寬窄、色彩可調、發光量子效率高和發光壽命長等優勢，已成為下一代新型LED顯示的熱門領域，有廣闊的發展前景。

目前典型的QLED器件結構為三明治結構，即量子點發光層夾在空穴傳輸層和電子傳輸層之間。傳輸層既可以由有機小分子或聚合物組成，也可以由無機金屬氧化物組成。空穴和電子的注入是否平衡會直接影響到發光器件的發光效率。目前在QLED器件中電子的注入能力比空穴的注入能力要強，因此對空穴材料的研究就變得極為重要。有機的PEDOT:PSS在QLED器件構筑中被廣泛用作為空穴注入層。PEDOT:PSS具有優秀的空穴注入性能，但是它的強酸性會腐蝕ITO電極，從而影響發光器件的穩定性。此外，PEDOT:PSS對電子的阻擋能力相對較弱，因此也影響了器件的發光性能。

氧化鎳(NiO)是一種寬帶系無機半導體金屬氧化物，具有良好的空穴傳輸性質、透光性良好且電子阻擋能力強，已被考慮作為替代PEDOT:PSS的理想空穴材料之一。但是ITO與NiO之間的能級勢壘較高，不利于空穴的注入。NiO摻雜Li,Mg,Cu等金屬元素M一方面可以降低NiO價帶，使ITO與空穴傳輸層之間的能級更為匹配，另一方面也能改善空穴傳輸能力。但是摻雜金屬元素M在NiO中，也將導致NiO和量子點之間的能級勢壘增高，阻礙空穴注入。單層NiO空穴注入層不能解決載流子注入平衡問題，使器件的性能及其穩定性的提高受到限制，整體器件的壽命較短。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種NiO復合薄膜、量子點發光器件及其制備和應用，采用M:NiO/NiO復合薄膜結構，既可以解決空穴注入問題，改善器件中的載流子注入平衡，進而提高器件的性能及其穩定性，解決了現有量子點發光器件壽命短的問題。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種M金屬摻雜NiO的復合材料薄膜，由M金屬摻雜NiO的M:NiO薄膜層和NiO薄膜層復合而成具有NiO成分梯度的M:NiO/NiO結構形式的復合材料薄膜，其中M金屬為Li、Mg和Cu中的任意一種金屬或合金，M金屬摻雜NiO薄膜層中M摻雜摩爾比例為1～5mol％。

上述M:NiO/NiO復合材料薄膜厚度優選為30～40nm。

作為本發明優選的技術方案，當M金屬為Cu時，Cu:NiO/NiO結的復合材料薄膜的厚度為35～40nm；當M金屬為Li時，Li:NiO/NiO復合材料薄膜的厚度為30～40nm；當M金屬為Mg時，Mg:NiO/NiO復合薄膜的厚度為30～40nm。

一種本發明M金屬摻雜NiO的復合材料薄膜的制備方法，包括如下步驟：

a.M金屬鹽采用乙酸銅、氯化鋰和乙酸鎂中的任意一種鹽或任意幾種的混合鹽，將0.03～0.97mmol的乙酸鎳四水合物和0.03～0.97mmol的M金屬鹽混合并溶解于至少10ml無水乙醇中，邊攪拌邊滴加至少60.4μl乙醇胺作為穩定劑，在不高于70℃溫度下攪拌至少4h，之后在室溫下攪拌至少8h，得到M金屬:NiO混合漿液，備用；