本發(fā)明涉及量子點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

基于無機(jī)納米晶的量子點(diǎn)發(fā)光材料具有出射光顏色飽和，波長(zhǎng)可調(diào)，光致、電致發(fā)光量子產(chǎn)率高等適合高性能顯示器件的優(yōu)點(diǎn)；從制備工藝角度來看，量子點(diǎn)發(fā)光材料適用于非真空條件下的旋涂、印刷、打印設(shè)備；因此，以量子點(diǎn)薄膜制備的量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）成為下一代顯示技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者。

一個(gè)QLED器件通常包括電極1，空穴注入、空穴傳輸層，發(fā)光層，電子傳輸、電子注入層和電極2。根據(jù)電極1和電極2的相對(duì)位置，即背電極和頂電極，QLED的結(jié)構(gòu)可以分為正型和反型器件兩種，這僅僅是針對(duì)制作過程的分類，與發(fā)光出射方向無關(guān)?？昭ㄗ⑷牒涂昭▊鬏攲佑糜趶耐怆娐废虬l(fā)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(diǎn)中形成激子，激子通過輻射復(fù)合輸出光子。

如上所述的傳統(tǒng)的層狀結(jié)構(gòu)結(jié)合量子點(diǎn)材料的成膜特點(diǎn)至少有以下缺陷：（1）在平面結(jié)構(gòu)下，因?yàn)檩d流子傳輸層和發(fā)光材料之間的接觸面積所限，大部分載流子不能直接注入量子點(diǎn)材料，而需要須要在量子點(diǎn)之間遷移，導(dǎo)致載流子注入發(fā)光層的效率較低；（2）由于量子點(diǎn)之間有配體阻隔，載流子在量子點(diǎn)之間以非常低的遷移率進(jìn)行傳輸，大大降低激子形成率；（3）激子形成后，量子點(diǎn)之間有使激子解離的效果，從而降低發(fā)光效率；（4）載流子注入、傳輸不平衡導(dǎo)致形成大量激子-載流子的三體結(jié)構(gòu)淬滅激子；（5）平面結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致較低的發(fā)光外耦合效率，即較低的光出射效率。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有的量子點(diǎn)器件中由于發(fā)光層的與載流子傳輸層的接觸面積有限，導(dǎo)致量子點(diǎn)器件的發(fā)光效率低的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，依次包括襯底、底電極、空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層以及頂電極，其中，所述量子點(diǎn)發(fā)光層至少有一面設(shè)置有成周期排布的多個(gè)凹槽。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述每個(gè)凹槽為長(zhǎng)條形凹槽，且所述長(zhǎng)條形凹槽間隔設(shè)置。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述凹槽交錯(cuò)排布在量子點(diǎn)發(fā)光層表面。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述凹槽為長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、菱形、三角形、五角星形中的一種。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的材料為II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族單質(zhì)中的一種或多種。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述化合物包括二元化合物、三元化合物以及四元化合物。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度為10-100nm。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度大于所述凹槽的深度。

較佳地，所述的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，其中，所述空穴傳輸層和電子傳輸層的厚度均為5-100nm。

一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，包括步驟：

A、先在含有底電極的襯底沉積空穴注入層；

B、在空穴注入層表面沉積空穴傳輸層；

C、在空穴傳輸層表面沉積量子點(diǎn)發(fā)光層，其中，在所述量子點(diǎn)發(fā)光層至少一面制作出成周期排布的多個(gè)凹槽;

D、在量子點(diǎn)發(fā)光層表面沉積電子傳輸層;

E、在電子傳輸層;表面沉積電子注入層

F、在電子注入層表面制作頂電極。

有益效果：本發(fā)明通過在量子點(diǎn)發(fā)光層至少一面設(shè)置成周期排布的多個(gè)凹槽，增加載流子傳輸層與量子點(diǎn)發(fā)光層材料之間的接觸面積，從而提高載流子注入量子點(diǎn)發(fā)光層的效率；還可減少載流子在量子點(diǎn)之間傳輸?shù)淖韪簦垢嗟募ぷ涌赏ㄟ^載流子直接注入或較短的量子點(diǎn)之間遷移形成；還具有降低量子點(diǎn)之間解離激子的作用；還可減少因載流子注入、傳輸不平衡導(dǎo)致形成大量激子-載流子的三體結(jié)構(gòu)，減少激子猝滅；同時(shí)還可利用光柵耦合原理，增加二極管的光耦合以及光出射效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件較佳實(shí)施例的第一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件較佳實(shí)施例的第二結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件中量子點(diǎn)發(fā)光層第一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明一種量子點(diǎn)發(fā)光層二極管器件中量子點(diǎn)發(fā)光層第二結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本發(fā)明實(shí)施例以正型量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件為例，所述器件從下至上依次包括襯底10、底電極20、空穴注入層30、空穴傳輸層40、量子點(diǎn)發(fā)光層50、電子傳輸層60、電子注入層70以及頂電極80，其中，所述量子點(diǎn)發(fā)光層50至少有一面設(shè)置有成周期排布的多個(gè)凹槽51。

具體地，如圖1所示，當(dāng)所述量子點(diǎn)發(fā)光層50只有一面設(shè)置有周期排布的凹槽51時(shí)，此時(shí)與所述凹槽直接接觸的載流子可從多個(gè)方向注入到量子點(diǎn)發(fā)光層，所述載流子可以為電子或空穴，由于所述凹槽51呈周期排布，周期結(jié)構(gòu)可形成光柵，當(dāng)柵格尺寸和材料的光學(xué)常數(shù)滿足散射條件時(shí)，光柵會(huì)在發(fā)光層內(nèi)形成散射光，將本來處于出射椎體之外的光波波矢推移到發(fā)射椎體之內(nèi)，從而增強(qiáng)量子點(diǎn)發(fā)光層的發(fā)光效率。

較佳地，所述量子點(diǎn)發(fā)光層可兩面均設(shè)置周期排布的凹槽51，如圖2所示，此時(shí)電子和空穴均可直接與凹槽接觸，且均可從多個(gè)方向注入到量子點(diǎn)發(fā)光層中，并且通過兩面均設(shè)置凹槽可有效增加載流子與量子點(diǎn)發(fā)光層的接觸面積，從而提高量子點(diǎn)發(fā)光層的發(fā)光效率。

進(jìn)一步，在本發(fā)明中，如圖3所示，所述每個(gè)凹槽為長(zhǎng)條形凹槽，且所述長(zhǎng)條形凹槽間隔設(shè)置，較佳地，相鄰兩個(gè)長(zhǎng)條形凹槽之間相隔一個(gè)長(zhǎng)條形凹槽的寬度，也就是說所述長(zhǎng)條形凹槽與量子點(diǎn)發(fā)光層中未挖槽的凸起交替排布；

進(jìn)一步，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度為10-100nm，且所述量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度大于所述凹槽的深度，較佳地，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度可設(shè)置為30nm，所述凹槽的深度可設(shè)置為20nm，通過這種設(shè)置可使載流子與量子點(diǎn)發(fā)光層充分接觸，有效提高載流子注入量子點(diǎn)發(fā)光層的效率；同時(shí)所述凹槽的深度小于所述量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度，可避免電子傳輸層與空穴傳輸層直接接觸，從而防止激子的生成量變少，降低量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件的發(fā)光效率。

進(jìn)一步，在本發(fā)明中，所述空穴傳輸層和電子傳輸層的厚度均為5-100nm，優(yōu)選地，在本發(fā)明提供的量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件中，所述空穴傳輸層40的厚度設(shè)置為30nm，所述電子傳輸層60的厚度設(shè)置為30nm，在該厚度值時(shí)，所述空穴傳輸層40和電子傳輸層60的導(dǎo)電性能最佳，所需驅(qū)動(dòng)電壓較低，使得器件的發(fā)光亮度和發(fā)光效率都有較大提升。

進(jìn)一步，在本發(fā)明中，所述凹槽交錯(cuò)排布在量子點(diǎn)發(fā)光層表面，如圖4所示，所述量子點(diǎn)發(fā)光層表面類似棋盤一樣，所述凹槽在橫向和豎向均與未挖槽的凸起交替排布；這種排列方法，使得凹槽在橫向和豎向兩個(gè)方向同時(shí)出現(xiàn)重復(fù)的周期結(jié)構(gòu)，即二維周期結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)形成的光柵可以在不同方向?qū)⒈緛硖幱诔錾渥刁w之外的光波波矢推移到發(fā)射椎體之內(nèi)，從而有效提高光的出射效率；優(yōu)選地，所述凹槽為長(zhǎng)方形、圓形、橢圓形、菱形、三角形、五角星形中的一種。

進(jìn)一步，在本發(fā)明中，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的材料為II-VI族化合物、III-V族化合物、II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物或IV族單質(zhì)中的一種或多種；所述化合物包括二元化合物、三元化合物以及四元化合物。

具體地，所述量子點(diǎn)發(fā)光層使用的半導(dǎo)體材料包括但不限于II-VI半導(dǎo)體的納米晶，比如CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe和其他二元、三元、四元的II-VI化合物；III-V族半導(dǎo)體的納米晶，比如GaP、GaAs、InP、InAs和其他二元、三元、四元的III-V化合物；所述的用于電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料還不限于II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI族化合物、I-III-VI族化合物、II-IV-VI族化合物、IV族單質(zhì)等。

基于上述量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件，本發(fā)明還提供一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件的制備方法，其中，包括步驟：

S1、先在含有底電極的襯底沉積空穴注入層；

S2、在空穴注入層表面沉積空穴傳輸層；

S3、在空穴傳輸層表面沉積量子點(diǎn)發(fā)光層，其中，在所述量子點(diǎn)發(fā)光層至少一面制作出成周期排布的多個(gè)凹槽;

S4、在量子點(diǎn)發(fā)光層表面沉積電子傳輸層;

S5、在電子傳輸層;表面沉積電子注入層

S6、在電子注入層表面制作頂電極。

具體地，在所述步驟S3中，在制備量子點(diǎn)發(fā)光層時(shí)，當(dāng)沉積量子點(diǎn)發(fā)光層材料薄膜后，利用光刻、離子刻蝕或濕法刻蝕的方法在量子點(diǎn)發(fā)光層薄膜上制作出成周期排布的凹槽；更具體地步驟可分為：待量子點(diǎn)發(fā)光層成膜后，依次通過加蒙版、涂光刻膠、曝光、清洗、刻蝕以及涂布等步驟制備出所述成周期排布的凹槽。

下面通過具體例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明：

實(shí)施例1

在一個(gè)量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件中，玻璃基底，120nmITO；空穴傳輸層厚度為30nm，量子點(diǎn)發(fā)光層其中一面上設(shè)置有成周期排布的長(zhǎng)條形凹槽，所述量子點(diǎn)發(fā)光層厚度為20nm，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的材料含有一個(gè)中間核，材料為CdSe、核外層有殼層材料為ZnS；所述電子傳輸層的厚度為30nm，電極是Al。

實(shí)施例2

在一個(gè)量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件中，玻璃基底，120nmITO；空穴傳輸層厚度為30nm，量子點(diǎn)發(fā)光層其中一面上設(shè)置有成周期排布的長(zhǎng)條形凹槽，所述量子點(diǎn)發(fā)光層厚度為40nm，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的材料為可以包含CdSe、CdS、ZnS、ZnSe的合金體；所述電子傳輸層的厚度為30nm，電極是Al。

實(shí)施例3

在一個(gè)量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件中，玻璃基底，120nmITO；空穴傳輸層厚度為100nm，量子點(diǎn)發(fā)光層其中一面上設(shè)置有成周期排布的長(zhǎng)條形凹槽，所述量子點(diǎn)發(fā)光層厚度為60nm，所述量子點(diǎn)發(fā)光層的材料為InP；所述電子傳輸層的厚度為100nm，電極是Al。

綜上所述，本發(fā)明提供一種量子點(diǎn)發(fā)光二極管器件及其制備方法，通過在量子點(diǎn)發(fā)光層至少一面設(shè)置成周期排布的多個(gè)凹槽，增加載流子傳輸層與量子點(diǎn)發(fā)光層材料之間的接觸面積，從而提高載流子注入量子點(diǎn)發(fā)光層的效率；還可減少載流子在量子點(diǎn)之間傳輸?shù)淖韪簦垢嗟募ぷ涌赏ㄟ^載流子直接注入或較短的量子點(diǎn)之間遷移形成；還具有降低量子點(diǎn)之間解離激子的作用；還可減少因載流子注入、傳輸不平衡導(dǎo)致形成大量激子-載流子的三體結(jié)構(gòu)，減少激子猝滅；同時(shí)還可利用光柵耦合原理，增加二極管的光耦合以及光出射效率。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。