一種近紅外無機量子點電致發光器件及製備方法
2023-12-01 00:53:26 2
專利名稱：一種近紅外無機量子點電致發光器件及製備方法
技術領域：
本發明涉及電子半導體元器件技術領域，特別涉及一種近紅外無機量子點電致發光器件及其製備方法。
背景技術：
廣義的納米材料是指在三維空間中至少有一個維度處於納米尺度的範圍，而當材料的特徵尺寸在三個維度上都等於或小於電子的德布羅意波長或者電子平均自由程時，電子在材料中的運動受到了三維限制，也就是說電子的能量在三個維度上均被量化，我們稱這種材料為量子點。量子點由於尺寸在納米量級，表現出量子尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應以及庫侖阻塞效應等，從而展現出許多異於體材料的電子和光學特性，具有良好的光化學穩定性，發光壽命長，發光效率高等優點。我們還可以通過改變量子點的粒徑大小，很容易的調節量子點的發射光譜的位置。電致發光是指電場作用於半導體材料誘導的發光，其本質是將電能轉換為光能的過程，屬於注入式發光。在器件兩端加上正向電壓的情況下，空穴和電子分別從陽極和陰極注入，在無機量子點發光層複合產生發光。無機量子點電致發光器件，將電致發光應用於無機量子點，有望獲得長壽命、高效率、高穩定性的發光器件，此類器件成本低、易加工、並可實現柔性和大面積生產。無機量子點穩定的化學性質，不但壽命長，而且其不易被氧化，整個生產過程無需在真空條件或惰性氣體保護下進行，又可以大大降低生產成本。隨著對紅外光譜研究認識的深入，使得涉及紅外光的領域不斷擴大。由於近紅外在光纖通信中的潛在應用，使得近紅外發光器件備受關注。目前，在中國專利報導的近紅外電致發光器件採用紅外螢光染料、II-VI族半導體納米粒子和導電聚合物組成的三源共混物作為聚合物發光層，器件結構採用銦錫氧化物IT0//PED0T:PSS//聚合物發光層//金屬陰極四層結構(中國專利，公開號CN1970681)。本發明應用單層無機量子點薄膜作為發光層，並採用陽極電極層//發光層//陰極電極層三層結構，具有發光光譜單色性好、光學穩定性高、製備工藝簡單、直流電壓驅動、功耗低等優點。
發明內容
本發明的目的是針對以上分析，提供近一種紅外無機量子點電致發光器件及製備方法，該發光器件發光光譜單色性好、光學穩定性高，其製備工藝簡單、直流電壓驅動、功耗低。本發明技術方案—種近紅外無機量子點電致發光器件，由透明襯底、陽極電極層、發光層和陰極電極層依次堆疊構成，陽極層為透明導電金屬氧化物，發光層為單層無機量子點薄膜，陰極電極層為導電金屬。所述透明襯底為玻璃。所述陽極電極層透明導電金屬為氧化銦錫ΙΤ0。
所述單層無機量子點薄膜為非化學質量比的無機量子點硫化鉛PbS量子點、硫化二銀Ag2S量子點或硒化鉛1 量子點，所述量子點顆粒直徑小於4納米。所述陰極電極層為導電金屬鋁Al或鎂Mg。一種所述近紅外無機量子點電致發光器件的製備方法，步驟如下1)將細條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明襯底的ITO陽極電極層，用稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽極電極層沒有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，然後去除透明襯底上的ITO陽極電極層的防腐蝕膠帶，得到細條狀ITO陽極電極層，將其依次用超純水、洗滌劑、丙酮、異丙醇和無水乙醇進行超聲清洗5-10分鐘，然後放入真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾 2-3小時，烘乾溫度為1200C ；2)將量子點溶於氯仿溶液，並用超聲設備使量子點在氯仿溶液中充分分散，其中量子點在氯仿溶液中的濃度為1. 5-3毫克/毫升；3)用勻膠機在清洗處理之後的陽極電極層上旋塗一層上述量子點氯仿溶液作為無機量子點發光層，勻膠速度為每分鐘500-1000轉，時間為4-10秒，旋塗之後置於真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾20-30小時，烘乾溫度為70-90°C ；4)用真空熱蒸發法製備陰極層，工藝條件是在9E10-4的真空下，以每秒1_3納米的速率蒸渡。本發明的優點由本發明製備的無機量子點近紅外電致發光器件，採用無機量子點薄膜作為單獨發光層，在直流電壓驅動下，實現了近紅外光發射，器件的發光光譜單色性好、光學穩定性高，器件工作壽命長，功耗低；發光層採用旋塗工藝製備，簡化了製備工藝，降低了器件生產成本。
圖1為近紅外無機量子點電致發光器件結構示意圖。圖中1.襯底2.陽極電極層3.發光層4.陰極電極層圖2為該近紅外無機量子點電致發光器件的電致發光光譜圖。
具體實施例方式圖1為近紅外無機量子點電致發光器件結構示意圖，該器件由襯底1，陽極電極層 2，發光層3和陰極電極層4依次堆疊而成。實施例1 一種所述近紅外無機量子點電致發光器件的製備方法，步驟如下1)將細條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明玻璃襯底的氧化銦錫ITO陽極電極層，用水和鹽酸體積比為3 1的稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽極電極層沒有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，得到細條狀ITO陽極電極層，然後去除透明襯底上的ITO陽極電極層的防腐蝕膠帶，將其依次用超純水、普通家用洗潔精、丙酮、異丙醇和無水乙醇進行超聲清洗5分鐘，接著放入真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾2小時，烘乾溫度為120°C ；2)將硫化鉛PbS量子點材料溶於氯仿溶液，並用超聲設備使硫化鉛PbS量子點在氯仿溶液中充分分散，其中硫化鉛PbS量子點在氯仿溶液中的濃度為1.5毫克/毫升；
3)用勻膠機在處理之後的陽極電極層上旋塗一層上述量子點氯仿溶液作為無機量子點發光層，勻膠速度為每分鐘500轉，時間為4秒，旋塗之後需在真空乾燥箱中烘乾，烘乾條件為在0. 1個大氣壓下烘乾30小時，烘乾溫度為70°C ；4)用真空熱蒸發法製備陰極電極層鋁Al，在真空度達到9X10_4帕斯卡時將陰極電極層蒸鍍在發光層上，速度控制在1. 5納米/秒。圖1為近紅外無機量子點電致發光器件結構示意圖，該器件由襯底1、陽極電極層 2、發光層3和陰極電極層4依次堆疊而成。對於上述製備的無機量子點近紅外電致發光器件，對其施加正向直流偏壓時器件獲得近紅外波段發光。圖2為該器件採用PbS量子點薄膜作為發光層的器件，在正向8V直流電壓下的電致發光光譜，由JY-穩態-瞬態螢光光譜儀檢測。圖中顯示，電致發光光譜中心波長為1580納米，處在近紅外波段。實施例2:一種所述近紅外無機量子點電致發光器件的製備方法，步驟如下1)將細條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明玻璃襯底的氧化銦錫ITO陽極電極層，用水和鹽酸體積比為3 1的稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽極電極層沒有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，得到細條狀ITO陽極電極層，然後去除透明襯底上的ITO陽極電極層的防腐蝕膠帶，將其依次用超純水、普通家用洗潔精、丙酮、異丙醇和無水乙醇進行超聲清洗8分鐘，接著放入真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾2. 5小時，烘乾溫度為120°C ；2)將硫化二銀Ag2S量子點材料溶於氯仿溶液，並用超聲設備使硫化二銀Ag2S量子點在氯仿溶液中充分分散，其中硫化二銀Ag2S量子點在氯仿溶液中的濃度為3毫克/毫升；3)用勻膠機在處理之後的陽極電極層上旋塗一層上述量子點氯仿溶液作為無機量子點發光層，勻膠速度為每分鐘800轉，時間為8秒，旋塗之後需在真空乾燥箱中烘乾，烘乾條件為在0. 1個大氣壓下烘乾20小時，烘乾溫度為90°C ；4)用真空熱蒸發法製備陰極電極層鋁Al，在真空度達到9X10_4帕斯卡時將陰極電極層蒸鍍在發光層上，速度控制在3納米/秒。該實施例製備的無機量子點近紅外電致發光器件，其8V正向直流偏壓電致發光光譜顯示效果與實施例1相同。實施例3 一種所述近紅外無機量子點電致發光器件的製備方法，步驟如下1)將細條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明玻璃襯底的氧化銦錫ITO陽極電極層，用水和鹽酸體積比為3 1的稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽極電極層沒有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，得到細條狀ITO陽極電極層，然後去除透明襯底上的ITO陽極電極層的防腐蝕膠帶，將其依次用超純水、普通家用洗潔精、丙酮、異丙醇和無水乙醇進行超聲清洗10分鐘， 接著放入真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾3小時，烘乾溫度設置為120°C ；2)將硒化鉛1 量子點材料溶於氯仿溶液，並用超聲設備使硒化鉛1 量子點在氯仿溶液中充分分散，其中硒化鉛1 量子點在氯仿溶液中的濃度為2毫克/毫升；3)用勻膠機在處理之後的陽極電極層上旋塗一層上述量子點氯仿溶液作為無機量子點發光層，勻膠速度為每分鐘1000轉，時間為10秒，旋塗之後需在真空乾燥箱中烘乾，烘乾條件為在0. 1個大氣壓下烘乾30小時，烘乾溫度為80°C ；4)用真空熱蒸發法製備陰極電極層鎂Mg，在真空度達到9X10—4帕斯卡時將陰極電極層蒸鍍在發光層上，速度控制在2納米/秒。該實施例製備的無機量子點近紅外電致發光器件，其8V正向直流偏壓電致發光光譜顯示效果與實施例1相同。
權利要求
1.一種近紅外無機量子點電致發光器件，其特徵在於由透明襯底、陽極電極層、發光層和陰極電極層依次堆疊構成，陽極層為透明導電金屬氧化物，發光層為單層無機量子點薄膜，陰極電極層為導電金屬。
2.根據權利要求1所述近紅外無機量子點電致發光器件，其特徵在於所述透明襯底為玻璃。
3.根據權利要求1所述近紅外無機量子點電致發光器件，其特徵在於所述陽極電極層透明導電金屬為氧化銦錫ΙΤ0。
4.根據權利要求1所述近紅外無機量子點電致發光器件，其特徵在於所述單層無機量子點薄膜為非化學質量比的無機量子點硫化鉛PbS量子點、硫化二銀Ag2S量子點或硒化鉛1 量子點，所述量子點顆粒直徑小於4納米。
5.根據權利要求1所述近紅外無機量子點電致發光器件，其特徵在於所述陰極電極層為導電金屬鋁Al或鎂Mg。
6.一種如權利要求1所述近紅外無機量子點電致發光器件的製備方法，其特徵在於步驟如下1)將細條狀的防腐蝕膠帶粘貼在透明襯底的ITO陽極電極層，用稀鹽酸將透明襯底上的ITO陽極電極層沒有粘有防腐蝕膠帶的部分腐蝕掉，然後去除透明襯底上的ITO陽極電極層的防腐蝕膠帶，得到細條狀ITO陽極電極層，將其依次用超純水、洗滌劑、丙酮、異丙醇和無水乙醇進行超聲清洗5-10分鐘，然後放入真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾2-3 小時，烘乾溫度為120°C ；2)將量子點溶於氯仿溶液，並用超聲設備使量子點在氯仿溶液中充分分散，其中量子點在氯仿溶液中的濃度為1. 5-3毫克/毫升；3)用勻膠機在清洗處理之後的陽極電極層上旋塗一層上述量子點氯仿溶液作為無機量子點發光層，勻膠速度為每分鐘500-1000轉，時間為4-10秒，旋塗之後置於真空乾燥箱中，在0. 1個大氣壓下烘乾20-30小時，烘乾溫度為70-90°C ；4)用真空熱蒸發法製備陰極層，工藝條件是在9E10—4的真空下，以每秒1-3納米的速率蒸渡。
全文摘要
一種近紅外無機量子點電致發光器件，由襯底、陽極電極層、發光層和陰極電極層依次堆疊而成，其中發光層為單層無機量子點薄膜，該發光器件的製備方法是，通過旋塗工藝在透明襯底的陽極電極層上，製備單層無機量子點薄膜作為發光層，最後通過熱蒸發法製備陰極電極層。本發明的優點是，採用單層無機量子點薄膜作為發光層，在直流電壓驅動下實現近紅外光發射，發光中心波長為1580納米，器件的發光光譜單色性好、光學穩定性高，器件工作壽命長，功耗低，同時整個器件結構簡單，製備成本低廉。
文檔編號H01L33/00GK102569570SQ20121000096
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月4日 優先權日2012年1月4日
發明者張曉松, 李嵐, 李開祥, 李萍, 羅程遠, 辛傳禎, 陳義鵬 申請人:天津理工大學