一種無機有機雜化電致發(fā)光元件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體照明及顯示技術領域，更具體地涉及一種無機有機雜化電致發(fā)光元件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]LED按照材料主要分為無機LED與有機LED，其中無機LED的主要優(yōu)勢是發(fā)光效率高，性能穩(wěn)定；而有機LED的優(yōu)勢在于其制作成本低，材料豐富，可以實現(xiàn)柔性發(fā)光。為了能夠融合有機、無機LED的優(yōu)勢，一種新型的LED結構——有機無機雜化LED應運而生，所謂雜化LED，簡言之即是將有機材料與無機材料組合起來制備的LED器件。相對于有機與無機LED，雜化LED的優(yōu)點主要有發(fā)光的單色性好、發(fā)光頻率連續(xù)可調、較高的器件壽命、較低的制作成本、可實現(xiàn)柔性發(fā)光等幾個方面。
[0003]如今制備雜化器件的主要途徑還是利用現(xiàn)有的有機電致發(fā)光器件結構，通過向其中加入無機納米材料進行器件制備。為了提高器件的效率，需要平衡注入的載流子使其在有源層中有效的復合發(fā)光，因而高效的有機電致發(fā)光器件結構往往相對復雜，需要制備的器件層數(shù)往往較多，通用的工藝主要采用蒸發(fā)的方式制備器件。在有機無機雜化電致發(fā)光器件的制備中，無機量子點薄膜的制備一般必須要使用旋涂的工藝，因而雜化器件的制備往往需要交替使用蒸發(fā)與旋涂兩種工藝，操作起來比較復雜，并且制備成本也較高。
[0004]此外，對于雜化器件結構，現(xiàn)在主要的器件結構通常是利用純無機的納米材料制備單層或者多層無機納米量子有源層。該結構比較簡單，但會導致載流子在有源層中的復合不夠充分；并且無機量子點的過于密集的堆積，極有可能產(chǎn)生濃度淬滅的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種無機有機雜化電致發(fā)光元件及其制備方法，從而通過使用有機材料作為主體，無機納米材料作為客體的有源層結構制備雜化器件，在兼顧載流子的平衡的同時能有效防止無機量子點的濃度淬滅以提高有源區(qū)載流子復合的效率。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種無機有機雜化電致發(fā)光元件，其特征在于，在一帶有透明陽極的襯底上依次形成有有機聚合物空穴注入層、有機聚合物空穴傳輸層、有機無機雜化有源層、無機量子點電子傳輸層和金屬電極，其中所述有機聚合物空穴注入層、有機聚合物空穴傳輸層、有機無機雜化有源層和無機量子點電子傳輸層均通過旋涂的方式制備。
[0007]其中，所述帶有透明陽極的襯底為ITO/玻璃或ITO/石英。
[0008]其中，所述有機聚合物空穴注入層采用PEDOT:PSS來制備。
[0009]其中，所述有機聚合物空穴傳輸層采用Poly-Tro或P3HT來制備。
[0010]其中，采用無機納米材料作為發(fā)光材料，通過將有機聚合物材料與所述無機納米材料按一定比例混合，以所述有機聚合物材料作為主體，所述無機納米材料作為客體，使用旋涂的方式制備所述有機無機雜化有源層。
[0011]其中，所述無機量子點電子傳輸層采用ZnO、ZnS或1102來制備。
[0012]作為本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種無機有機雜化電致發(fā)光元件的制造方法，包括以下步驟:
[0013]準備一表面鍍有ITO的玻璃或石英襯底；
[0014]在所述ITO襯底上使用PEDOT:PSS的水溶液通過旋涂工藝形成有機聚合物空穴注入層；
[0015]在所述有機聚合物空穴注入層上旋涂形成有機聚合物空穴傳輸層；
[0016]將一定比例的聚合物材料與無機納米量子點材料共同溶于溶劑中形成混合溶液，在所述有機聚合物空穴傳輸層上旋涂所述混合溶液，以制備有機無機雜化有源層；
[0017]在所述有機無機雜化有源層上旋涂無機量子材料的溶液，以制備無機量子點電子傳輸層；
[0018]在所述無機量子點電子傳輸層上形成金屬電極。
[0019]其中，在所述準備一表面鍍有ITO的襯底的步驟中包括:采用專用ITO玻璃清洗劑清洗所述襯底后，在去離子水、異丙醇、乙醇中分別超聲處理30分鐘。
[0020]其中，在對所述襯底進行超聲處理之后還包括對所述襯底進行臭氧處理的步驟，所述步驟包括:
[0021]從乙醇溶液中取出所述襯底，用氮氣吹干后，在紫外臭氧清洗機中處理15分鐘。
[0022]其中，在所述有機聚合物空穴傳輸層、有機無機雜化有源層和無機量子點電子傳輸層材料旋涂完畢后，均分別在氮氣氛圍中對形成的所述有機無機雜化電致發(fā)光元件半成品進行退火處理。
[0023]基于上述技術方案可知，本發(fā)明除了金屬電極以外，器件的其他各層均采用旋涂的方式制備，不需要使用專用的有機材料蒸發(fā)設備，大幅度降低了器件的制備難度；通過使用有機材料作為主體，無機納米材料作為客體的有源層結構制備雜化器件，在兼顧載流子平衡的同時能有效防止無機量子點的濃度淬滅以提高有源區(qū)載流子復合的效率；此外，本發(fā)明使用無機納米材料作為電子傳輸層，提高了載流子注入的平衡性。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的無機有機雜化電致發(fā)光元件核心部件的結構示意圖；
[0025]圖2為基于本發(fā)明的無機有機雜化發(fā)光層的發(fā)光器件與基于純無機發(fā)光層的發(fā)光器件的性能對比圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0027]請參閱圖1所示，本發(fā)明提供了一種無機有機雜化電致發(fā)光元件，例如發(fā)光二極管，包括:
[0028]一帶有透明陽極的襯底10，該襯底10例如可以為玻璃、石英、藍寶石、單晶硅等材料，通過在其表面蒸鍍ITO形成陽極；
[0029]一有機聚合物空穴注入層20，該注入層旋涂于該透明陽極襯底上，該空穴注入層20例如采用PEDOT:PSS(3，4-乙撐二氧噻吩的聚合物:聚苯乙烯磺酸鹽)的水溶液來制備；
[0030]一有機聚合物空穴傳輸層30，該空穴傳輸層旋涂于該有機聚合物注入層上，該空穴傳輸層30采用有機聚合物空穴傳輸層，例如采用Poly-Tro (聚三苯胺)或P3HT(3-己基噻吩聚合物)的甲苯、氯苯、鄰二氯苯或氯仿溶液來制備；
[0031]一有機無機雜化有源層40，該有源層旋涂于該有機聚合物空穴傳輸層上，該有機無機雜化有源層40例如可以采用有機空穴傳輸材料與無機納米量子點材料來制備，該無機納米量子點材料優(yōu)選為CdSe/ZnS、CdSe/CdS、CdS/ZnS等核殼材料；
[0032]一無機量子點電子傳輸層50，該電子傳輸層旋涂于該有機無機雜化有源層上，該電子傳輸層50可以采用Zn0、ZnS、Ti02量子點材料，優(yōu)選采用ZnO量子點材料來制備；有機溶劑可以是甲醇、乙醇、異丙醇或氯仿。
[0033]一金屬電極60，該電極60沉積在該無機量子點電子傳輸層上，可以采用Al、Cu或Ag制備該電極60。
[0034]本發(fā)明還提供了一種無機有機雜化電致發(fā)光元件的具體制造方法，包括以下步驟:
[0035]第一步:清洗一表面鍍有ITO的玻璃(氧化銦錫/玻璃)，將其作為襯底；
[0036]第二步:將處理好的ITO玻璃從乙醇中取出，用氮氣吹干后，在臭氧發(fā)生器中臭氧處理15分鐘；
[0037]第三步:將PEDOT:PSS的水溶液過濾，在第二步處理后的ITO玻璃10上旋涂一層PEDOT:PSS ;旋涂完畢后，在空氣中將玻璃片置于150°C進行退火處理30分鐘；
[0038]第四步:將第三步處理后的玻璃片置于氮氣氛圍的手套箱中，旋涂Poly-Tro的氯仿溶液，用以制備Poly-Tro的空穴傳輸層30 ;旋涂完畢后，在氮氣氛圍中將玻璃片置于110 °C進行退火處理30分鐘；
[0039]第五步:將一定比例的Poly-Tro與無機納米量子點材料(CdS