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复合材料及其制备方法、光电器件及显示装置

文献发布时间:2024-04-18 20:02:18


复合材料及其制备方法、光电器件及显示装置

技术领域

本申请涉及半导体领域,尤其涉及一种复合材料及其制备方法、光电器件及显示装置。

背景技术

无机半导体材料是指具有半导体性能的无机材料。目前常用的无机材料,例如,氧化锌纳米粒子、氧化钼纳米粒子、氧化钨纳米粒子、硫化钼纳米粒子等,具有合适的能级、优异的载流子注入或传输、化学稳定性好、使用寿命长、透明度高、安全无毒、价格低廉等性能而被广泛应用于半导体器件中。然而,现有的无机半导体材料通常具有固定的能级,而不利于在需要匹配不同能级材料的器件中的应用。

发明内容

鉴于此,本申请提供一种复合材料及其制备方法、光电器件及显示装置,旨在提供一种能级可调节的复合材料,能够满足不同的能级需求。

本申请实施例是这样实现的:

第一方面,本申请提供一种复合材料,所述复合材料包括无机半导体粒子,所述无机半导体粒子中包括阴离子,所述阴离子选自Se

在本申请的一些实施例中,所述无机半导体粒子中还包括金属阳离子,所述金属阳离子选自一价金属阳离子、二价金属阳离子、三价金属阳离子和四价金属阳离子中的至少一种,所述一价金属阳离子选自Cu

所述无机半导体粒子的平均粒径为10~20nm。

在本申请的一些实施例中,所述复合材料还包括亲油性配体,所述亲油性配体连接在所述无机半导体粒子的表面。

在本申请的一些实施例中,所述亲油性配体包括烷基酸、烷基胺、烷基硫醇、膦、氧化膦、烷基磷酸、硬脂酸中的至少一种;和/或,

所述复合材料中,所述亲油性配体与所述无机半导体粒子的摩尔比为(1~3):1。

第二方面,本申请还提出一种复合材料的制备方法,包括以下步骤:

提供金属阳离子源、第一阴离子源、第二阴离子源和溶剂;

将所述金属阳离子源、所述第一阴离子源和所述溶剂混合,然后加入所述第二阴离子源,反应得到包含无机半导体粒子的复合材料;

其中,所述第一阴离子源选自硒源、硫源、碲源中的一种,所述第二阴离子源选自硒源、硫源、碲源中的另一种。

在本申请的一些实施例中,所述金属阳离子源中的金属阳离子选自一价金属阳离子、二价金属阳离子、三价金属阳离子和四价金属阳离子中的至少一种,所述一价金属阳离子选自Cu

所述溶剂包括十六烯、十四烯、十八烯、二十烯、石蜡油以及亲油性配体中的至少一种;和/或,

所述硫源包括硫粉、硫化钠、二硫化钠、硫化钾中的至少一种;和/或,

所述硒源包括无机硒、硒的有机磷配合物、有机硒化合物、有机硒醇化合物中的至少一种;和/或,

所述碲源包括亚碲酸钠、亚碲酸钾、亚碲酸锌中的至少一种。

在本申请的一些实施例中,所述溶剂包括亲油性配体中的至少一种,所述亲油性配体包括烷基酸、烷基胺、烷基硫醇、膦、氧化膦、烷基磷酸、硬脂酸中的至少一种。

在本申请的一些实施例中,所述亲油性配体连接在所述无机半导体粒子的表面;和/或,

所述亲油性配体和所述无机半导体粒子的摩尔比为(1~3):1。

在本申请的一些实施例中,将所述金属阳离子源、所述第一阴离子源和所述溶剂混合,然后加入所述第二阴离子源,反应得到包含无机半导体粒子的复合材料的步骤包括:将所述金属阳离子源、所述第一阴离子源和所述溶剂混合后,加热至250~350℃,反应5~360min,然后降温至220~280℃,加入所述第二阴离子源,反应40~60min,得到包含无机半导体粒子的复合材料。

第三方面,本申请还提出一种光电器件,包括层叠的阳极、空穴传输层和阴极,所述空穴传输层的材料包括上文所述的复合材料,或者,所述空穴传输层的材料包括由上文所述的制备方法制得的复合材料。

在本申请的一些实施例中,所述光电器件还包括位于所述阳极和所述空穴传输层之间的空穴注入层,所述空穴注入层的材料选自PEDOT:PSS、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]、4-丁基-N,N-二苯基苯胺、poly-TPD、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺以及N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺中的至少一种。

在本申请的一些实施例中,所述光电器件还包括位于所述阴极和所述空穴传输层之间的发光层;所述发光层的材料为红色量子点材料,所述复合材料中,0.2≥x≥0.1,0.15≥y≥0.05,0.15≥z≥0.05;或者,

所述发光层的材料为绿色量子点材料,所述复合材料中,0.4≥x≥0.2,0.4≥y≥0.15,0.4≥z≥0.15;或者,

所述发光层的材料为蓝色量子点材料,所述复合材料中,0.6≥x≥0.4,0.6≥y≥0.4,0.5≥z≥0.4。

在本申请的一些实施例中,所述光电器件还包括位于所述阴极和所述空穴传输层之间的发光层,所述发光层的材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种,所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe及HgZnSTe中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS

所述阳极选自金属电极、碳硅材料电极、金属氧化物电极或复合电极,所述金属电极的材料选自Ag、Al、Mg、Au、Cu、Mo、Pt、Ca及Ba中的至少一种,所述碳硅材料电极的材料选自硅、石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种,所述金属氧化物电极的材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌及铝掺杂氧化镁中的至少一种,所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO

所述阴极选自金属电极、碳硅材料电极、金属氧化物电极或复合电极,所述金属电极的材料选自Ag、Al、Mg、Au、Cu、Mo、Pt中的至少一种,所述碳硅材料电极的材料选自硅、石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种,所述金属氧化物电极的材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌及铝掺杂氧化镁中的至少一种,所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO

第四方面,本申请还提出一种显示装置,所述显示装置包括如上文所述的光电器件。

有益效果:

本申请提供的复合材料包括无机半导体粒子,无机半导体粒子中包含Se

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提出的一种光电器件的结构示意图;

图2是本申请另一实施例提出的一种光电器件的结构示意图;

图3是本申请一实施例提出的一种光电器件的制备方法的流程示意图;

图4是本申请另一实施例提出的一种光电器件的制备方法的流程示意图;

图5是本申请实施例提出的一种复合材料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。此外,应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请,并不用于限制本申请。

在本申请中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外,在本申请说明书的描述中,术语“包括”是指“包括但不限于”。

本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在;应当理解,以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁,不应理解为对本申请范围的硬性限制;因此,应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如,应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围,例如从1到3,从1到4,从1到5,从2到4,从2到6,从3到6等,以及所述范围内的单一数字,例如1、2、3、4、5及6,此不管范围为何皆适用。另外,每当在本文中指出数值范围,是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

在本申请中,“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况。其中A,B可以是单数或者复数。

在本申请中,“至少一个”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指的这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,“a,b,或c中的至少一项(个)”,或,“a,b,和c中的至少一项(个)”,均可以表示:a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c,其中a,b,c分别可以是单个,也可以是多个。

本申请的技术方案是这样实施的:

第一方面,本申请提出一种复合材料,所述复合材料包括无机半导体粒子,所述无机半导体粒子中包括阴离子,所述阴离子选自Se

本申请提供的复合材料包括无机半导体粒子,无机半导体粒子中包含Se

所述无机半导体粒子中还包括金属阳离子,为便于描述,定义金属阳离子为M,即,所述无机半导体粒子包括M

在本申请的一些实施例中,所述金属阳离子选自一价金属阳离子、二价金属阳离子、三价金属阳离子和四价金属阳离子中的至少一种,所述一价金属阳离子选自Cu

此外,所述复合材料还包括亲油性配体,所述亲油性配体连接在所述无机半导体粒子的表面。通过在无机半导体粒子表面包覆亲油性配体,能够使得复合材料具有疏水性,使用该复合材料制得的膜层具有阻隔水汽的作用。

亲油性配体可以选择本领域已知的用于发光二极管的任意亲油性配体材料,例如,可以包括但不限于烷基酸、烷基胺、烷基硫醇、膦、氧化膦、烷基磷酸、硬脂酸中的至少一种,具体地,所述烷基可以表示链状烷基或环状烷基,其中链状烷基包括直链烷基和支链烷基。烷基的碳数可以为1至50、1至30、1至20、1至10或1至6。作为示例,烷基胺可以是十八胺,即十八烷基伯胺。

此外,所述亲油性配体与所述无机半导体粒子的摩尔比为(1~3):1,可以理解的是,此处无机半导体粒子的摩尔量是指其所有组分的总摩尔量。在此范围内,能够起到阻止水汽侵入、防止功能层受潮的作用,且有助于载流子注入。作为示例,所述亲油性配体与所述无机半导体粒子的摩尔比可以为1:1、1.5:1、2:1、2.2:1、2.5:1、3:1以及比例值中任意两者的范围内数值等。

在本申请的一些实施例中,所述无机半导体粒子的粒径为10~20nm,例如,所述无机半导体粒子的粒径可以为10~12nm、11~14nm、12~15nm、13~17nm、16~19nm、18~20nm等。

第二方面,请参阅图5,本申请提出一种复合材料的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:

步骤S1,提供金属阳离子源、第一阴离子源、第二阴离子源和溶剂;

步骤S2,将所述金属阳离子源、第一阴离子源和溶剂混合,然后加入所述第二阴离子源,反应得到包含无机半导体粒子的复合材料;

其中,所述第一阴离子源选自硒源、硫源、碲源中的一种,所述第二阴离子源选自硒源、硫源、碲源中的另一种。

使用上述制备方法制得的复合材料包括无机半导体粒子,所述无机半导体粒子中包括阴离子,所述阴离子选自Se

步骤S1中,所述硒源包括无机硒、硒的有机磷配合物、有机硒化合物、有机硒醇化合物中的至少一种。所述硫源包括硫粉、硫化钠、二硫化钠、硫化钾中的至少一种。所述碲源包括亚碲酸钠、亚碲酸钾、亚碲酸锌中的至少一种。

在本申请的一些实施例中,所述金属阳离子源中的金属阳离子选自一价金属阳离子、二价金属阳离子、三价金属阳离子和四价金属阳离子中的至少一种,所述一价金属阳离子选自Cu

在本申请的一些实施例中,所述溶剂包括十六烯、十四烯、十八烯、二十烯、石蜡油以及亲油性配体中的至少一种。

进一步地,在一些实施例中,所述溶剂包括亲油性配体中的至少一种,所述亲油性配体包括烷基酸、烷基胺、烷基硫醇、膦、氧化膦、烷基磷酸、硬脂酸中的至少一种。

当采用亲油性配体作为溶剂时,所得的产物无机半导体粒子表面会包覆有所述亲油性配体,其中,所述亲油性配体和所述无机半导体粒子的摩尔比为(1~3):1。

步骤S2可以在惰性气氛中进行,以避免材料氧化,所述惰性气氛包括氮气、氦气等。

在一些实施例中,步骤S2具体可以包括:将所述金属阳离子源、所述第一阴离子源和所述溶剂混合后,加热至250~350℃,反应5~360min,然后降温至220~280℃,加入所述第二阴离子源,反应40~60min,得到包含无机半导体粒子的复合材料。

在一具体实施例中,待制备的空穴传输化合物为FeSe

所述步骤S2可以按照如下步骤操作:将所述金属阳离子源、第一阴离子源和亲油性配体混合后,加热至250~350℃,反应5~360min,然后降温至220~280℃,加入所述第二阴离子源,反应40~60min,得到包覆有亲油性配体的FeSe

在另一具体实施例中,待制备的空穴传输化合物为CuS

所述步骤S2可以按照如下步骤操作:将所述金属阳离子源、第一阴离子源和亲油性配体混合后,加热至250~350℃,反应5~360min,然后降温至220~280℃,加入所述第二阴离子源,反应40~60min,得到包覆有亲油性配体的CuS

在又一具体实施例中,待制备的空穴传输化合物为CaS

所述步骤S2可以按照如下步骤操作:将所述金属阳离子源、第一阴离子源和亲油性配体混合后,加热至250~350℃,反应5~360min,然后降温至220~280℃,加入所述第二阴离子源,反应40~60min,得到包覆有亲油性配体的CaS

具体地,所述铁源包括四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁;所述铜源包括硝酸铜、硫酸铜、碱式碳酸铜;所述钙源包括氯化钙、硫酸钙中的至少一种。

第三方面,请参阅图1,本申请提出一种光电器件100,包括层叠的阳极10、空穴传输层20和阴极40,所述空穴传输层20的材料包括复合材料,所述复合材料包括无机半导体粒子,所述无机半导体粒子中包括阴离子,所述阴离子选自Se

不同颜色的量子点具有不同的能带结构,例如,红色量子点LUME能级较高,绿色量子点LUME能级次之,蓝色量子点LUME能级最低,当采用同种带隙的空穴传输材料搭配不同带隙的量子点材料时,二者的带隙匹配程度不高,就会制约空穴迁移率,导致器件性能受到影响。

本申请提供的光电器件100,空穴传输层20的材料包括复合材料,复合材料的无机半导体粒子中包含Se

所述无机半导体粒子中还包括金属阳离子,为便于描述,定义金属阳离子为M,即,所述无机半导体粒子包括M

在本申请的一些实施例中,所述光电器件100还包括位于所述阳极10和所述空穴传输层20之间的空穴注入层50。所述空穴注入层50的材料选自聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](PTAA)、4-丁基-N,N-二苯基苯胺、poly-TPD、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)以及N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(TPD)中的至少一种。上述材料均具有优异的空穴迁移率和成膜性,选用上述材料制备空穴注入层50,与本申请实施例空穴传输层20配合,能够改善器件的空穴注入情况,提升器件的发光效率和寿命;同时,本空穴传输层20的设置也能很好地匹配空穴注入材料和量子点材料的能级,使空穴注入侧的膜层的能级匹配性更好,从整体上提高器件的发光性能。所述空穴注入层50的厚度为25~35nm,例如,空穴注入层50的厚度可以为25nm、28nm、29nm、30nm、32nm、33nm、35nm以及数值中任意两者的范围内厚度值等。

所述光电器件100还包括位于所述阴极40和所述空穴传输层20之间的发光层30。

进一步地,在本申请的一些实施例中,所述发光层30的材料为红色量子点材料时,0.2≥x≥0.1、0.15≥y≥0.05、0.15≥z≥0.05,如此,能够使得红色量子点发光层30和空穴注入层50很好地匹配。作为示例,当选择红色量子点材料,搭配M

在本申请的另一些实施例中,所述发光层30的材料为绿色量子点材料时,0.4≥x≥0.2、0.4≥y≥0.15、0.4≥z≥0.15,如此,能够使得绿色量子点发光层30和空穴注入层50很好地匹配。作为示例,当选择绿色量子点材料,搭配M

在本申请的又一些实施例中,所述发光层30的材料为蓝色量子点材料时,0.6≥x≥0.4、0.6≥y≥0.4、0.5≥z≥0.4,如此,能够使得蓝色量子点发光层30和空穴注入层50很好地匹配。作为示例,当选择蓝色量子点材料,搭配M

在一些实施例中,所述空穴传输层20的厚度为15~40nm,例如,厚度可以为15nm、16nm、18nm、20nm、25nm、28nm、30nm、35nm、40nm以及厚度值中任意两者的范围内数值等。在此范围内,器件能够兼顾载流子迁移率和电阻,具备最佳的综合性能。

此外,所述复合材料还包括亲油性配体,所述亲油性配体连接在所述无机半导体粒子的表面。通过在无机半导体粒子表面包覆亲油性配体,能够有效起到阻隔水汽的作用,使用该复合材料制备空穴传输层20,能够避免器件各功能层,尤其是空穴传输层20和发光层30,因受潮而损坏。

亲油性配体可以选择本领域已知的用于发光二极管的任意亲油性配体材料,例如,可以包括但不限于烷基酸、烷基胺、烷基硫醇、膦、氧化膦、烷基磷酸、硬脂酸中的至少一种,具体地,所述烷基可以表示链状烷基或环状烷基,其中链状烷基包括直链烷基和支链烷基。烷基的碳数可以为1至50、1至30、1至20、1至10或1至6。作为示例,烷基胺可以是十八胺,即十八烷基伯胺。

此外,所述亲油性配体与所述无机半导体粒子的摩尔比为(1~3):1,可以理解的是,此处无机半导体粒子的摩尔量是指其所有组分的总摩尔量。在此范围内,能够起到阻止水汽侵入、防止功能层受潮的作用,且有助于空穴注入。作为示例,所述亲油性配体与所述无机半导体粒子的摩尔比可以为1:1、1.5:1、2:1、2.2:1、2.5:1、3:1以及比例值中任意两者的范围内数值等。

在本申请的一些实施例中,所述无机半导体粒子的粒径为10~20nm,例如,所述无机半导体粒子的粒径可以为10~12nm、11~14nm、12~15nm、13~17nm、16~19nm、18~20nm等。

此外,所述阳极10为本领域已知用于发光二极管的阳极10,例如,可以选自但不限于金属电极、碳硅材料电极、金属氧化物电极或复合电极,所述金属电极的材料选自Ag、Al、Mg、Au、Cu、Mo、Pt、Ca及Ba中的至少一种,所述碳硅材料电极的材料选自硅、石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种,所述金属氧化物电极的材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌及铝掺杂氧化镁中的至少一种,所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO

所述阴极40为本领域已知用于发光二极管的阴极40,例如,可以选自但不限于金属电极、碳硅材料电极、金属氧化物电极或复合电极,所述金属电极的材料选自Ag、Al、Mg、Au、Cu、Mo、Pt中的至少一种,所述碳硅材料电极的材料选自硅、石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的至少一种,所述金属氧化物电极的材料选自铟掺杂氧化锡、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌及铝掺杂氧化镁中的至少一种,所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO

所述发光层30为量子点发光层,其中,所述量子点发光层的材料为本领域已知用于发光二极管的量子点发光层的量子点材料,例如,红色量子点材料、绿色量子点材料及蓝色量子点材料中的一种。量子点可以选自但不限于单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种。所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种,所述II-VI族化合物选自CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe及HgZnSTe中的至少一种,所述IV-VI族化合物选自SnS、SnSe、SnTe、PbS、PbSe、PbTe、SnSeS、SnSeTe、SnSTe、PbSeS、PbSeTe、PbSTe、SnPbS、SnPbSe、SnPbTe、SnPbSSe、SnPbSeTe、SnPbSTe中的至少一种,所述III-V族化合物选自GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs及InAlPSb中的至少一种,所述I-III-VI族化合物选自CuInS

请参阅图2,可以理解,所述光电器件100还可以增设一些用于光电器件100的有助于提升二极管性能的功能层,例如电子传输层60、空穴注入层50等。

在本申请的一些实施例中,所述光电器件100还包括位于所述阴极40和所述发光层30之间的电子传输层60,所述电子传输层60的材料选自掺杂或未掺杂的金属氧化物中的至少一种,所述金属氧化物包括ZnO、TiO

可以理解,所述光电器件100的各层的材料可以依据光电器件100的发光需求进行调整。

可以理解,所述光电器件100可以为正置型量子点发光二极管或倒置型量子点发光二极管。

基于上述实施例,本申请还提出一种光电器件100的制备方法。

请参阅图3,在本申请的一些实施例中,所述光电器件100为正置型量子点发光二极管时,所述光电器件100的制备方法包括以下步骤:

步骤S10a,提供阳极10;

步骤S20a,提供复合材料,将所述复合材料设置在所述阳极10表面,形成空穴传输层20;

步骤S30a,在所述空穴传输层20表面形成发光层30;

步骤S40a,在所述发光层30表面形成阴极40。

请参阅图4,在本申请的另一些实施例中,所述光电器件100为倒置型量子点发光二极管时,所述光电器件100的制备方法包括以下步骤:

所述制备方法包括以下步骤:

步骤S10b,提供层叠的阴极40和发光层30;

步骤S20b,提供复合材料,将所述复合材料设置在所述发光层30背离所述阴极40的一侧,形成空穴传输层20;

步骤S30b,在所述空穴传输层20背离所述发光层30的一侧形成阳极10;

两种光电器件100的制备方法中,所述阳极10、空穴传输层20、发光层30、电子传输层60、阴极40及空穴注入层50的制备方法可采用本领域常规技术实现,例如化学法或物理法。其中,化学法包括化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法、共沉淀法。物理法包括物理镀膜法和溶液法,其中,物理镀膜法包括:热蒸发镀膜法、电子束蒸发镀膜法、磁控溅射法、多弧离子镀膜法、物理气相沉积法、原子层沉积法、脉冲激光沉积法等;溶液法可以为旋涂法、印刷法、喷墨打印法、刮涂法、打印法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法及条状涂布法等。

第四方面,本申请实施例还提供一种显示装置,所述显示装置包括所述光电器件100。

下面通过具体实施例、对比例对本申请的技术方案及技术效果进行详细说明,以下实施例仅仅是本申请的部分实施例,并非对本申请作出具体限定。

实施例1

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的FeSe

(2)复合材料制备方法如下:

将0.5mol四水合氯化亚铁溶解在100ml十八胺中,得到铁盐溶液,备用。在惰性气体保护下,将0.7mol亚碲酸钠溶解于50ml乙醇溶液中,得到亚碲酸钠溶液,备用。将0.05mol硒粉溶解于25ml二苯醚中,得到硒溶液,备用。在惰性气体保护下,将亚碲酸钠溶液滴加到铁盐溶液中,得到混合溶液;然后,将混合溶液加热至300℃,反应60min;将混合溶液降温至250℃后,加入硒溶液,反应40min;反应结束后,对混合溶液进行清洗纯化、并离心沉降,得到表面包覆有十八胺的FeSe

将复合材料溶解于氯仿中,得到浓度为20mg/ml的复合材料溶液,备用。

实施例2

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的FeSe

(2)复合材料制备方法中,亚碲酸钠的添加量由0.7mol改为0.6mol,硒粉的添加量由0.05mol改为0.2mol。

实施例3

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的FeSe

(2)复合材料制备方法中,亚碲酸钠的添加量由0.7mol改为0.5mol,硒粉的添加量由0.05mol改为0.5mol。

实施例4

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的FeSe

(2)复合材料制备方法中,亚碲酸钠的添加量由0.7mol改为1.0mol,硒粉的添加量由0.05mol改为0.02mol。

实施例5

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的CuS

(2)复合材料制备方法如下:

将0.5mol五水合硫酸铜溶解在100ml十八胺中,得到铜盐溶液,备用。在惰性气体保护下,将0.7mol亚碲酸钠溶解于50ml乙醇溶液中,得到亚碲酸钠溶液,备用。将0.05mol硫粉溶解于25ml二苯醚中,得到含有S

将复合材料溶解于氯仿中,得到浓度为20mg/ml的复合材料溶液,备用。

实施例6

本实施例方案与实施例5基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的CuS

(2)复合材料制备方法中,硫粉的添加量由0.05mol改为0.2mol,亚碲酸钠的添加量由0.7mol改为0.6mol。

实施例7

本实施例方案与实施例5基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的CuS

(2)复合材料制备方法中,硫粉的添加量由0.05mol改为0.5mol,亚碲酸钠的添加量由0.7mol改为0.5mol。

实施例8

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的CaS

(2)复合材料制备方法如下:

将0.5mol四水合氯化亚铁溶解在100ml十八胺中,得到铁盐溶液,备用。在惰性气体保护下,将1.0mol硒粉溶解于150ml二苯醚中,得到硒溶液,备用。将0.05mol硫化钠溶解于10ml乙醇胺溶液中,得到含有S

将复合材料溶解于氯仿中,得到浓度为20mg/ml的复合材料溶液,备用。

实施例9

本实施例方案与实施例8基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的CaS

(2)复合材料制备方法中,硫化钠的添加量由0.05mol改为0.4mol,硒粉的添加量由1.0mol改为0.7mol。

实施例10

本实施例方案与实施例8基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)复合材料为表面包覆有十八胺的CaS

(2)复合材料制备方法中,硫化钠的添加量由0.05mol改为0.6mol,硒粉的添加量由1.0mol改为0.4mol。

实施例11

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

(1)纳米颗粒表面包覆的亲油性配体为棕榈酸;

(2)复合材料制备方法中,十八胺改为棕榈酸。

实施例12

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

复合材料为表面包覆有十八胺的FeSe

实施例13

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

复合材料为表面包覆有十八胺的FeSe

实施例14

本实施例方案与实施例1基本相同,区别仅在于,本实施例中:

复合材料为表面包覆有十八胺的CaS

器件实施例1

一种QLED器件,该QLED器件包括依次层叠设置的衬底、ITO阳极、空穴注入层、空穴功能层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极;

该QLED器件的制备方法如下:

(1)将图案化的ITO基板按次序置于丙酮、洗液、去离子水、异丙醇中进行超声清洗,且每一次超声时间为15min。清洗完成后,将ITO基板放置于洁净烘箱内烘干,然后,用紫外-臭氧处理ITO基板表面5min,以进一步除去ITO基板表面附着的有机物,并提高ITO的功函数,得到阳极,阳极厚度为30nm。

(2)在阳极表面沉积一层空穴注入层PEDOT:PSS,然后,置于150℃的加热台上加热30min以除去水分,得到厚度30nm的空穴注入层。

(3)在氮气气氛中,在空穴注入层的表面沉积实施例1制得的所述复合材料溶液,然后,置于150℃的加热台上加热30min以除去溶剂,得到厚度为20nm的空穴传输层。

(4)待步骤(3)制得的半成品冷却后,将红色量子点CdSe/ZnS设置在空穴传输层表面,然后将其放置在80℃的加热台上加热10min,除去残留的溶剂,得到厚度为40nm的发光层。

(5)将n型氧化锌溶液以3000rpm转速旋涂在发光层表面,形成氧化锌薄膜,旋涂好的氧化锌薄膜在80℃下热处理30min,得到厚度为80nm的电子传输层。

(6)在电子传输层表面蒸镀一层80nm的铝作为阴极,得到QLED器件。

器件实施例2

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:(1)制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例2制得的所述复合材料溶液”;

(2)发光层的材料为绿色量子点ZnCdSe/ZnSe,且发光层的厚度为30nm。

器件实施例3

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:(1)制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例3制得的所述复合材料溶液”;

(2)发光层的材料为蓝色量子点CdSe/ZnSe/ZnS,且发光层的厚度为20nm。

器件实施例4

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例2制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例5

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例4制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例6

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例5制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例7

本器件实施例方案与器件实施例6基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:(1)制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例6制得的所述复合材料溶液”;

(2)发光层的材料为绿色量子点ZnCdSe/ZnSe,且发光层的厚度为30nm。

器件实施例8

本器件实施例方案与器件实施例6基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:(1)制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例7制得的所述复合材料溶液”;

(2)发光层的材料为蓝色量子点CdSe/ZnSe/ZnS,且发光层的厚度为20nm。

器件实施例9

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例8制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例10

本器件实施例方案与器件实施例9基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:(1)制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例9制得的所述复合材料溶液”;

(2)发光层的材料为绿色量子点ZnCdSe/ZnSe,且发光层的厚度为30nm。

器件实施例11

本器件实施例方案与器件实施例9基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:(1)制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例10制得的所述复合材料溶液”;

(2)发光层的材料为蓝色量子点CdSe/ZnSe/ZnS,且发光层的厚度为20nm。

器件实施例12

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例11制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例13

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例12制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例14

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例13制得的所述复合材料溶液”。

器件实施例15

本器件实施例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本器件实施例中:制备空穴传输层时,将“实施例1制得的所述复合材料溶液”改为“实施例14制得的所述复合材料溶液”。

对比例1

本对比例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本对比例中:

制备空穴传输层时,将FeTe作为空穴传输层材料。

对比例2

本对比例方案与器件实施例1基本相同,区别仅在于,本对比例中:

制备空穴传输层时,将聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-co-(4,4'-(N-(对丁基苯基))二苯胺)](TFB)作为空穴传输层材料。

对比例3

本对比例方案与对比例2基本相同,区别仅在于,本对比例中:

发光层的材料为绿色量子点ZnCdSe/ZnSe,且发光层的厚度为30nm。

对比例4

本对比例方案与对比例2基本相同,区别仅在于,本对比例中:

发光层的材料为蓝色量子点CdSe/ZnSe/ZnS,且发光层的厚度为20nm。

(一)参阅上述实施例1~14,取其中提到的复合材料和纳米颗粒,常见的空穴传输层材料FeTe和TFB,以及量子点材料,然后,采用紫外光电子能谱仪(UPS)对上述材料分别进行能级检测,获取材料的能级信息,将结果记入表1中。

表1

由表1可以看出,具有相同阴离子元素的复合材料,随着其两种阴离子元素的比例变化,其能级也会发生变化;同时,不同的量子点材料具有不同的能级。基于此,在制作光电器件时,可以选择能级与其采用的量子点材料更匹配的复合材料制备空穴功能层。

(二)对器件实施例1-15及对比例1-4的量子点发光二极管进行外量子效率EQE、寿命、空穴迁移率进行检测,测试结果参表2。检测方法如下:

外量子效率EQE的检测方法为:注入到量子点中的电子-空穴对数转化为出射的光子数的比值,单位是%,是衡量电致光电器件优劣的一个重要参数,采用EQE光学测试仪器测定即可得到。具体计算公式如下:

其中,ηe为光输出耦合效率,ηγ为复合的载流子数与注入载流子数的比值,x为产生光子的激子数与总激子数的比值,KR为辐射过程速率,KNR为非辐射过程速率。

测试条件:在室温下进行,空气湿度为30~60%。

寿命T95@1000nit的测试方法为:

器件在恒定电流或电压驱动下,亮度减少至最高亮度的一定比例时所需的时间,亮度下降至最高亮度的95%的时间定义为T95,该寿命为实测寿命。为缩短测试周期,器件寿命测试通常是在高亮度下通过加速器件老化进行,并通过延伸型指数衰减亮度衰减拟合公式拟合得到高亮度下的寿命,比如:1000nit下的寿命计为T95@1000nit。具体计算公式如下:

其中,T95

空穴迁移率的检测方法为:通过载流子迁移率测试仪进行测试。

表2:

由表2可知:

比较对比例2至4,可以看出,不同量子点材料具有不同的带隙,同种空穴传输材料与不同量子点材料的匹配性较差,回到器件实施例1至3、器件实施例6至8以及器件实施例9至10,则可以发现,本申请方案中,采用同种化合物(M

对比器件实施例1和对比例2,可以看出,二者器件的空穴迁移率和EQE相差不大,但对比例2器件的寿命远低于器件实施例1,说明本申请方案提供的复合材料制得的空穴功能层,在确保其空穴传输性能的同时,还具有阻隔水汽,避免器件因受潮而受损的作用;

对比器件实施例1、4和5可以看出,所述发光层的材料为红色量子点材料时,0.2≥x≥0.1,有助于进一步提高红色量子点发光层、空穴传输层和空穴注入层的匹配程度。

以上对本申请实施例所提供的复合材料及其制备方法、光电器件及显示装置进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

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