一种基于光子晶体结构的QLED及制备方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种基于光子晶体结构的QLED及制备方法。

背景技术：

因为量子点具有发光峰窄、量子产额高等优点，加上可利用印刷工艺制备，所以基于量子点的发光二极管(即量子点发光二极管：QLED)近来受到人们的普遍关注，其器件性能指标也发展迅速。在QLED中，量子点发光层背光一侧的光往往无法有效利用，金属电极虽然有一定的反射作用，但是也有较大的吸收损耗，所以现有的QLED其发光效率还有待提高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于光子晶体结构的QLED及制备方法，旨在解决现有技术中QLED发光效率有待提高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于光子晶体结构的QLED，其中，从下至上依次包括：基板、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和顶电极；所述空穴注入层为具有光子晶体结构的空穴注入层。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述光子晶体结构中设置有多个圆孔。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述圆孔均匀排列在光子晶体结构中。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述圆孔的直径为300-400nm。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述圆孔的间距为400-500nm。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述空穴注入层的材料为MoO₃，Nb₂O₅或NiO。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述空穴注入层的厚度为60-120nm。

所述的基于光子晶体结构的QLED，其中，所述空穴传输层的材料为PVK或 Poly-TPD。

一种基于光子晶体结构的QLED制备方法，其中，包括：

步骤A、在基板表面沉积一层电子传输层；

步骤B、在电子传输层表面沉积一层量子点发光层；

步骤C、在量子点发光层表面沉积一层空穴传输层；

步骤D、在空穴传输层表面沉积一层空穴注入层；

步骤E、在空穴注入层中制作光子晶体结构，形成具有光子晶体结构的空穴注入层；

步骤F、在空穴注入层上制作顶电极。

所述的基于光子晶体结构的QLED制备方法，其中，所述步骤E中，采用等离子体刻蚀、纳米压印或飞秒激光多光束干涉法制作光子晶体结构。

有益效果：本发明在空穴注入层中制作光子晶体结构，利用光子晶体的表面效应，即全反射作用和量子点发射光与光子晶体表面状态的耦合作用，从而有效利用量子点射向金属电极一侧的光，提高量子点发光二极管的出光效率。

附图说明

图1为本发明一种基于光子晶体结构的QLED较佳实施例的结构示意图。

图2为图1中空穴注入层的结构示意图。

图3为本发明一种基于光子晶体结构的QLED制备方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种基于光子晶体结构的QLED及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明一种基于光子晶体结构的QLED较佳实施例的结构示意图，如图所示，从下至上依次包括：基板10、电子传输层20、量子点发光层30、空穴传输层40、空穴注入层50和顶电极60；所述空穴注入层50为具有光子晶体结构的空穴注入层50。

本发明在量子点发光层30上沉积一层空穴传输层40，然后沉积空穴注入层50，然后在空穴注入层50中制作光子晶体结构，形成具有光子晶体结构的一层膜（空穴注入层50），利用光子晶体的表面效应，即全反射作用和量子点发射光与光子晶体表面状态的耦合作用，从而有效利用量子点射向金属电极一侧的光，提高量子点发光二极管的出光效率。

本发明所制作的光子晶体结构为二维光子晶体结构，即介电常数不同的介质在二维空间呈周期性排列。

在制作过程中，可以通过聚焦离子束刻蚀的方式在形成的空穴注入层50上打孔，或者采用纳米压印、飞秒激光多光束干涉法等技术在沉积的空穴注入层50上制作出多个垂直穿透其厚度方向的孔洞，从而形成空气柱，得到二维光子晶体结构。

进一步，如图2所示，所述光子晶体结构中设置有多个圆孔51。该圆孔51是圆柱形结构，该圆孔51均匀排列在光子晶体结构中。所述圆孔51的直径为300-400nm，例如350nm。进一步，所述圆孔51的间距为400-500nm，即相邻圆孔51的中心之间的间距为400-500nm，例如450nm。所述圆孔51的深度可以根据空穴注入层50的厚度来调整。

具体来说，所述基板10沉积有ITO的基板，其中ITO即为电极，可以为阳极，也可以为阴极，本发明中可以作为阴极。

所述电子传输层20可采用TPBI、PBD、BCP、Bphen、TAZ、TmPyPB等电子传输材料，也可以是具有高的电子传输性能的n型氧化锌，其较佳的厚度为30-90nm，例如60nm。

所述量子点发光层30中的量子点可以是红色、绿色、蓝色三种的任意一种量子点或者黄色等其它颜色的量子点。

所述空穴传输层40可采用NPB、TPD、TAPC、TFB、OTPD、QTPD、Poly-TPD、PVK等空穴传输材料。其厚度可以为10~100nm，例如50nm。

所述空穴注入层50材料为MoO₃，Nb₂O₅或NiO。本发明优选为MoO₃。进一步，所述空穴注入层的厚度为60-120nm，例如100nm。

所述顶电极60可以是金属银或者铝。

本发明还提供一种基于光子晶体结构的QLED制备方法，如图3所示，其包括：

步骤S1、在基板表面沉积一层电子传输层；

步骤S2、在电子传输层表面沉积一层量子点发光层；

步骤S3、在量子点发光层表面沉积一层空穴传输层；

步骤S4、在空穴传输层表面沉积一层空穴注入层；

步骤S5、在空穴注入层中制作光子晶体结构，形成具有光子晶体结构的空穴注入层；

步骤S6、在空穴注入层上制作顶电极。

具体来说，在步骤S1中，所述基板优选为ITO基板，先将图案化的ITO基板按次序置于丙酮，洗液，去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，以上每一步超声均需持续15分钟左右，待超声完成后将ITO放置于洁净烘箱内烘干备用。待ITO基板烘干后，用氧气等离子体处理（Plasma treatment）ITO基板表面5分钟，以进一步出去ITO基板表面附着的有机物并提高ITO基板的功函数。

将经过上步处理的ITO基板置于氮气气氛中，在ITO基板上沉积一层电子传输层，例如 n型氧化锌，其厚度为60nm。这一步的沉积完成后，将基板子放置在80℃的加热台上加热10分钟，除去残留的溶剂。

在步骤S2中，待上一步处理的基板冷却后，将量子点发光层沉积在电子传输层表面，其厚度优选为40nm。沉积完成后将基板放置在80℃的加热台上加热10分钟，除去残留的溶剂。

在步骤S3中，待上一步处理的基板冷却后，沉积一层空穴传输层，例如PVK材料，其厚度为50nm。沉积完空穴传输层后，将基板置于加热台上热处理除去溶剂，例如80℃条件加热10分钟。

在步骤S4中，将沉积完各功能层的基板置于蒸镀仓中热蒸镀一层空穴注入层，例如热蒸镀MoO₃，其厚度优选为100nm。

在所述步骤S5中，采用等离子体刻蚀、纳米压印或飞秒激光多光束干涉法制作光子晶体结构。具体来说，可采用聚焦离子束刻蚀法制备出圆孔均匀排列的光子晶体结构，圆孔的直径为350nm，周期为460nm。例如采用美国FEI公司的DB235型聚焦离子束刻蚀设备制备二维光子晶体结构，得到具有二维光子晶体结构的MoO₃膜。

在制备过程中，以Ga⁺为刻蚀离子，在30kV加速电压，100pA的离子发射电流的条件下，用高度汇聚的离子束轰击样品表面，从而在薄膜（空穴注入层）上制作出多个垂直穿透其厚度方向的孔洞，形成空气柱，处理时间约3个小时。

在步骤S6中，将刻蚀后的基板置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层100nm的铝或银作为阳极，器件制备完成。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。