QLED的制備方法與流程

本發明屬于顯示技術領域，尤其涉及一種QLED的制備方法。

背景技術：

無機納米晶的量子點發光材料具有出射光顏色飽和、波長可調的優點，而光致、電致發光量子產率高，適合制備高性能顯示器件。此外，從制備工藝角度看，量子點發光材料可以在非真空條件下采用旋涂、印刷、打印設備等溶液加工方式制備成膜。所以，以量子點薄膜制備的量子點發光二極管(QLED)成為下一代顯示技術的有力競爭者。

通常的，QLED器件包括陽極，空穴注入、傳輸層，發光層，電子傳輸、注入層和陰極。根據電極1和電極2的相對位置，即背電極和頂電極，QLED的結構可以分為傳統和反型器件兩種。其中，空穴注入、傳輸層用于從外電路向發光層提供可遷移空穴，電子傳輸層用于提供可遷移電子。電子-空穴在量子點中形成激子，激子通過輻射復合輸出光子，進而發光。

納米氧化鋅是QLED器件中普遍采用的電子傳輸、注入材料，其導帶能級有利于電子從陰極到量子點的注入，而其較深的價帶能級又可起到有效阻擋空穴的作用。但如何能進一步提高納米氧化鋅的光電特性，從而提高QLED的器件效率也是目前研究的一個重點。氧化鋅納米晶(量子點)的制備一般采用低溫的溶膠-凝膠方法。由于量子點超高的比表面積，量子點同樣會存在大量的表面缺陷態。這些缺陷一方面可以通過光學和元素分析的方法進行表征，另一方面表面缺陷是有效的激子發光淬滅機制。此外，合成過程中殘留的有機物對界面之間的電學耦合有負面作用。電子傳輸、注入層的界面缺陷將直接影響QLED器件的發光性能及其穩定性。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種QLED的制備方法，以及按照該方法制備的QLED，旨在解決現有的QLED存在電子傳輸層界面缺陷，影響QLED器件的發光性能及其穩定性的問題。

本發明是這樣實現的，一種QLED的制備方法，在電子傳輸層上沉積發光層之前，對所述電子傳輸層進行表面處理，包括以下步驟：將所述電子傳輸層進行氧氣等離子體預處理或臭氧處理、以及紫外燈輻射處理，其中，所述紫外燈輻射處理的光子能量大于電子傳輸材料的有效能帶隙。

以及，一種QLED，包括依次層疊設置的襯底、底電極、電子傳輸層、發光層、空穴傳輸層、空穴注入層和頂電極，所述電子傳輸層為上述方法進行表面處理的電子傳輸層。

本發明提供的QLED的制備方法，通過對電子傳輸層表面進行富氧氣氛并結合紫外光輻射的表面處理，有效去除電子傳輸材料如氧化鋅納米顆粒中部分缺陷態(如降低色心，比如氧空位濃度)，減少傳統電子傳輸層界面缺陷態，去除有機殘留雜質，從而降低減少表面缺陷產生的激子發光淬滅效應，提高QLED器件特別是紅、綠QLED器件的發光效率以及使用壽命。按本發明方法制備的QLED，具有較好的發光效率、器件穩定性，較長的使用壽命。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的QLED的制備方法中，對電子傳輸層進行表面處理的示意圖；

圖2是本發明實施例提供的QLED結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

結合圖1，本發明實施例提供了一種QLED的制備方法，在電子傳輸層3上沉積發光層之前，對所述電子傳輸層3進行表面處理，包括以下步驟：將所述電子傳輸層3進行氧氣等離子體預處理或臭氧處理、以及紫外燈輻射處理，其中，所述紫外燈輻射處理的光子能量大于電子傳輸材料的有效能帶隙。

鑒于傳統的QLED中，電子傳輸材料存在部分缺陷態，進而在電子傳輸層3和發光層之間形成界面缺陷，直接影響QLED器件的發光性能及其穩定性。有鑒于此，本發明實施例通過對電子傳輸層3表面進行富氧氣氛并結合紫外光輻射的表面處理，有效去除電子傳輸材料如氧化鋅納米顆粒中部分缺陷態(如降低色心，比如氧空位濃度)，減少傳統電子傳輸層3界面缺陷態(減少電子傳輸層3-發光層界面的缺陷濃度)，去除有機殘留雜質，從而降低減少表面缺陷產生的激子發光淬滅效應，進而提高QLED器件的發光效率和壽命。

具體的，所述氧氣等離子體預處理或臭氧處理、結合紫外燈輻射處理，不僅可以減少表面缺陷的濃度，而且紫外輻射光可以大量激發自由電子，這些自由電子會填充能帶隙中的缺陷能態使其失活，降低淬滅效應。此外，溶膠凝膠法合成的電子傳輸材料如納米氧化鋅膠體中通常含有有機物殘留，成膜后有機物殘留通常在電子傳輸層3上表面含有較高含量。通過氧氣等離子體預處理或臭氧處理與紫外光輻射可以有效去除電子傳輸層3表面的有機物殘留，提高電子傳輸層3和發光層之間的電學耦合。

但是值得注意的是，本發明實施例所述紫外燈輻射處理的光子能量大于電子傳輸材料的有效能帶隙，才能保證上述效果的實現，具體光子能量因電子傳輸材料而異。優選的，所述紫外燈輻射處理的波長≤300nm。

本發明實施例中，所述表面處理可以通過多種方式實現。其中，當采用氧氣等離子體預處理，需要提供真空環境來提高氧氣等離子體的純度，進而達到較好的等離子體預處理效果。

作為一個優選實施例，所述表面處理為真空條件下的氧氣等離子體預處理和紫外燈輻射處理，且所述氧氣等離子體預處理和紫外燈輻射處理同時進行，處理時間30-300s，其中，所述氧氣等離子體預處理的濺射功率為25-250mw/cm²，氧氣流量為5-1000sccm；所述紫外燈輻射處理的功率密度≥100mw/cm²。

本發明實施例中，在所述電子傳輸層3表面進行等離子化，所述氧氣等離子體預處理的濺射功率不宜過高或過低，若濺射功率過低，則不能有效實現等離子化，若濺射功率過高，則容易刻蝕電子傳輸材料，使其性能發生變化，造成電子傳輸材料的損壞。在上述濺射功率前提下，同樣的，所述氧氣流量不易過高或過低，若氧氣流量過低則等離子化的陽離子濃度過低，表面處理效果有限；若氧氣流量過高，則氧氣得不到充分的等離子化，由于等離子化在電子傳輸層3表面直接發生，因此，未等離子化的部分氧仍然會以氧分子的形式存在電子傳輸層3表面，進而影響表面處理效果。所述紫外燈輻射處理時，當功率密度≥100mw/cm²時，所述電子傳輸層3才能吸收足夠的紫外能量，進而激發大量的自由電子來填充帶隙中的缺陷能態，并使其失活。

進一步優選的，所述表面處理在設置有磁控管的預清洗設備中進行。該設備有助于所述氧氣等離子體預處理和紫外燈輻射處理的同時進行，提高了表面處理效率。

作為一個優選實施例，所述表面處理為真空條件下的氧氣等離子體預處理和紫外燈輻射處理，其中，所述氧氣等離子體預處理在設置有單獨氧離子發生裝置的表面處理設備中進行，所述單獨氧離子發生裝置的通電線圈功率為10-200W，濺射功率為25-250mw/cm²，氧氣流量為5-200sccm，處理時間15-150s；所述紫外燈輻射處理的功率密度≥100mw/cm²。

本發明實施例中，通過先將氧等離子化后再輸送到電子傳輸層3表面進行氧氣等離子體預處理，其中，所述單獨氧離子發生裝置的通電線圈用于將氧等離子化，所述通電線圈的功率為10-200W，既能保證良好的等離子化效果，又能有效減少能耗。本發明實施例所述氧氣等離子體預處理的濺射功率可低于上述實施例的濺射功率，并獲得較好的等離子化效果。在上述濺射功率前提下，所述氧氣流量不易過高或過低，若氧氣流量過低則等離子化的陽離子濃度過低，表面處理效果有限；若氧氣流量過高，即便進行等離子化處理的行程相對較長，但氧氣仍有可能得不到充分的等離子化，部分氧仍然會以氧分子的形式傳輸到電子傳輸層3表面，進而影響表面處理效果。所述紫外燈輻射處理時，當功率密度≥100mw/cm²時，所述電子傳輸層3才能吸收足夠的紫外能量，進而激發大量的自由電子來填充帶隙中的缺陷能態，并使其失活。

作為又一個優選實施例，再不能滿足真空氛圍的條件下，所述表面處理為臭氧處理和紫外燈輻射處理。進一步的，所述表面處理在紫外-臭氧發生裝置中進行。優選的，所述紫外-臭氧發生裝置的功率≥100W，由此，所述電子傳輸層3才能吸收足夠的紫外能量，進而激發大量的自由電子來填充帶隙中的缺陷能態，并使其失活。

作為一個具體實施例，以100W的紫外臭氧發生裝置和氧化鋅電子傳輸層3為例，15min紫外-臭氧處理可以基本去除30nm厚的納米氧化鋅薄膜中波長中心在520nm左右、半峰寬50nm上的缺陷光致發光(證明納米氧化鋅的缺陷濃度可以通過紫外-臭氧處理被大大降低)，從而提高光伏器件的轉換效率。

本發明實施例所述電子傳輸材料包括但不限于過渡族氧化物、II-VI族半導體、鈦酸鹽，所述過渡族氧化物包括氧化鋅、二氧化鈦、五氧化二鉭，其中，所述氧化鋅包括氧化鋅納米晶(包括球形納米晶(即量子點)、納米棒)、非摻雜氧化鋅、非摻雜氧化鋅-有機納米復合物；所述鈦酸鹽包括鈦酸鉍、鈦酸鋇。

本發明實施例所述電子傳輸層3的制備方法包括溶液旋涂、打印；真空條件下的磁共濺射等。本發明實施例其他層結構(包括襯底1、底電極2、發光層、空穴傳輸層、空穴注入層和頂電極)的制備，可以參照本領域常規方法實現。

以及，結合圖2，本發明實施例還提供了一種QLED，包括依次層疊設置的襯底1、底電極2、電子傳輸層3、發光層4、空穴傳輸層5、空穴注入層6和頂電極7，所述電子傳輸層7為上述方法進行表面處理的電子傳輸層。

本發明實施例提供的QLED的制備方法，通過對電子傳輸層表面進行富氧氣氛并結合紫外光輻射的表面處理，有效去除電子傳輸材料如氧化鋅納米顆粒中部分缺陷態(如降低色心，比如氧空位濃度)，減少傳統電子傳輸層界面缺陷態，去除有機殘留雜質，從而降低減少表面缺陷產生的激子發光淬滅效應，提高QLED器件特別是紅、綠QLED器件的發光效率以及使用壽命。按本發明實施例方法制備的QLED，具有較好的發光效率、器件穩定性，較長的使用壽命。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。