[發明專利]一種純量子點上轉換發光器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201910521952.0
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110265561A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 孫小衛;王愷;石衎明;唐浩東;張楠;徐冰
• 申請（專利權）人: 深圳撲浪創新科技有限公司
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/56
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種純量子點上轉換發光器件及其制備方法，所述器件包括由襯底依次連接的陽極層、空穴阻擋層、量子點紅外吸收層、空穴傳輸層、量子點發光層、電子傳輸層以及陰極層。所述發光器件實現了吸收光、發射光波長可調節，擁有更廣泛的應用場景；不含Er、Yb等珍貴的稀土元素，制備工藝簡單，成本低廉；發光性能優秀，對比度極高；可制備在柔性襯底上，應用前景廣泛。

技術領域

本發明屬于光電技術領域，涉及一種上轉換器件，尤其涉及一種純量子點上轉換發光器件及其制備方法。

背景技術

上轉換發光是一種將波長較長的光(例如紅外光)轉化為波長較短的光(例如可見光與紫外光)的發光技術。上轉換發光在諸多領域場景都有潛在應用價值，例如上轉換激光器、上轉換發光顯示器(例如夜視儀)、防偽技術等等。

上個世紀80年代這項技術主要是利用稀土元素材料進行反斯托克斯發光來實現的。然而稀土元素比較稀少且昂貴，制備工藝也較為復雜，成本較高昂。隨著科學技術不斷發展，科研人員們又通過無機半導體摻雜技術成功制備了復合上轉換發光器件，但是這類器件大多效率較低且因為由剛性氧化物材料在剛性襯底上生長成薄膜材料不具有可彎曲延展功能，不易制成可穿戴設備，因此缺少許多應用場景。接著又有研究人員利用有機材料制備了復合上轉換發光器件，不過這類器件也通常面臨著使用有機材料的壽命短、吸收光、發射光波長不可調節等問題。

CN 105590945 A公開了一種含有量子點的有機發光顯示器件、顯示方法及其應用。其中含有量子點的有機發光顯示器件包括：發光器件，用于發出作為背光源的光；藍色上轉換層，用于將所述發光器件發出的光中的紅光和/或綠光轉換為藍光，并同時允許發光器件發出的光中的藍光透過；綠色量子點層，用于將所述發光器件發出的藍光進行轉換得到綠光，并同時允許發光器件發出的光中的綠光透過；紅色量子點層，用于將所述發光器件發出的藍光和/或綠光進行轉換得到紅光，并同時允許發光器件發出的光中的紅光透過。

CN 107527983 A公開了一種一種全無機柔性上轉換發光器件及其制備方法，包括柔性超薄云母襯底以及無機上轉換發光薄膜層，其中，所述的無機上轉換發光薄膜層為摻雜了0.75％Er和0.75％Yb的Ba_0.85Ca_0.15TiO₃薄膜。其制備方法為(1)按無機上轉換發光薄膜層的化學計量比，制備靶材；(2)利用物理方法對云母襯底沿解理面剝離進行減薄處理，減薄至5微米以下；(3)設定沉積溫度為500-800℃，氧壓為0.1-100Pa，激光能量為50-250mJ，采用脈沖激光沉積法進行薄膜的制備。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種純量子點上轉換發光器件及其制備方法，所述發光器件實現了吸收光、發射光波長可調節，擁有更廣泛的應用場景；不含Er、Yb等珍貴的稀土元素，制備工藝簡單，成本低廉；發光性能優秀，對比度極高；可制備在柔性襯底上，應用前景廣泛。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明目的之一在于提供一種純量子點上轉換發光器件，所述器件包括由襯底依次連接的陽極層、空穴阻擋層、量子點紅外吸收層、空穴傳輸層、量子點發光層、電子傳輸層以及陰極層。

本發明中，所述發光器件實現上轉換發光原理如圖2a和圖2b所示：在紅外光關閉的情況下，如圖2a所示：電子在量子點發光層聚集，外部空穴被空穴阻擋層阻擋，復合的激子數目較少，器件不發光(或者發出微弱的紅光)。當紅外光照射器件時，如圖2b所示：量子點紅外吸收層產生大量激子，其中電子通過空穴阻擋層與外部空穴在陽極/空穴阻擋層界面復合，空穴通過空穴傳輸層在量子點發光層與聚集的電子復合并產生大量光子，器件發出較強的紅光。