CN110120461A - 一种复合结构增强的qled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合结构增强的QLED器件及其制备方法，通过纳米网格结构复合褶皱结构构筑的微纳米结构复合结构来提高正型QLED器件出光效率。构筑复合结构基于纳米压印技术、微贴附技术以及表面等离子体刻蚀技术，包括纳米压印模板的制备以及对转移后的图案再次进行处理。本发明通过纳米压印技术使IPS聚合物作为纳米压印的模板，并通过微贴附技术将模板图案转移至PDMS介质层上，再以此为基础，采用表面等离子体刻蚀技术在玻璃基底上构筑复合结构增强QLED基底出光。本发明的复合结构增强的QLED器件可以拥有最高的亮度与效率，亮度和EQE较常规器件最高均提升了46%；复合结构的构筑方式简单、成本低廉，有利于产业化的推广应用。

Description

一种复合结构增强的QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明属于QLED显示及照明领域，具体涉及一种复合结构增强的QLED器件及其制备方法。
背景技术
在显示及照明领域中，发光二极管是最重要的元件之一，现有的OLED虽然已有商业化的应用，但因有机物受热易分解和稳定性寿命等因素受限，QLED是备受瞩目的新一代显示及照明用产品。目前常规QLED器件的外量子效率已提升趋近于理论最大值，但这一数值仍不能满足商业化应用的需求，究其原因中的难题就是光取出问题。由于QLED器件的内部全反射引起的波导模式、表面等离子激元模式、基底模式等致使大量的光受困于器件内部，进而限制了QLED发光效率的大幅提升。为了解决光被限制在器件内部的问题，引入微纳米结构已成为提高外量子效率的一个重要手段，如微透镜阵列、光栅结构、褶皱结构、柱状结构和仿生结构等，可一定程度上提高QLED出光效率。因QLED与OLED的制备方法的差异以及发光材料的差异，QLED器件相比OLED器件具有发光光谱较窄的缺点，所以常规的单一结构的QLED在出光能力上具有较大劣势。因此，需要制备多周期的复合结构来增强QLED器件的出光能力。
专利CN109216566A公开了一种含复合发光层的QLED器件及其制备方法，其采用多孔三维网状的石墨烯固定量子点作为发光层，虽然可以一定程度上增强量子点因团聚、覆盖不全造成的器件发光不均匀、发光能力低的缺点，但是由于石墨烯结构的制备上受化学方法限制存在诸多缺陷和难工业应用的缺点，不同器件之间也难以具有统一稳定的性能，此外此方案仍未克服QLED自身内部全反射等结构上的缺点，出光能力也未有较大增强。
发明内容
针对现有技术中QLED光线困于QLED内部的问题，本发明的目的在于提供一种复合结构增强的QLED器件及其制备方法。由纳米压印技术结合表面等离子体刻蚀技术得到的复合结构可以减弱QLED内部的全反射、增强基底表面漫反射，从而达到提高QLED器件光取出能力的目的。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
一种复合结构增强的QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
（1）在ITO玻璃基底的ITO一侧依次旋涂PEDOT:PSS层、TFB层、QDs层和ZnO层，再在ZnO层上蒸镀Al电极，Al电极上使用固化胶固化，得到已封装的QLED器件；
（2）揭去IPS模板上的保护层，将撕去保护层的一面完全贴附于Si母版上，而后将IPS模板与Si母版一起放入纳米压印仪器的载物台中央，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，进行第一次纳米压印，使IPS模板完全复制Si母版的光栅结构，脱模，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板揭下，即在IPS模板上形成第一光栅结构；
（3）对步骤（2）所得的IPS模板旋转90°后重新贴附在Si母版上，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门启动程序进行第二次纳米压印，压印结束后脱模，即可在IPS模板上形成第二光栅结构；
（4）将步骤（3）所得的IPS模板超声处理后氮气吹干，得到已清洁的IPS模板备用；
（5）清洁并干燥已封装的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧；
（6）将PDMS的液态基本组分与固化剂按10:1质量比例混合后在常温搅拌20~40min，之后放入真空干燥箱抽真空1~3h后取出，待溶液内的气泡完全排出后取出PDMS溶液，将2ml的PDMS溶液浇筑在步骤（5）的已清洁的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，而后将步骤（4）所得的已清洁的IPS模板贴附于ITO玻璃基底上浇筑的PDMS溶液上，真空干燥并填充，待PDMS溶液完全填充已清洁的IPS模板后，再35~45℃加热2~4 h使PDMS溶液完全固化，剥离IPS模板，即可得PDMS网格结构增强的QLED器件；
（7）将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80 sccm的条件下刻蚀20~70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
进一步地，所述步骤（1）中的PEDOT:PSS层是由PEDOT:PSS溶液从冰箱拿出后静置10min，充分摇匀后用0.45µm的滤头过滤后悬滴150µl至ITO玻璃基底表面上后，采用匀胶机以5000rpm旋涂60s在130℃下退火15min制成；
TFB层是由TFB粉末以8 mg/mL的浓度溶解在氯苯中，0.2µm的滤头过滤杂质，移液枪吸取60 µl TFB溶液滴至PEDOT:PSS层上后，采用匀胶机以3000rpm旋涂45s在150℃下退火30min制成；
QDs层是由峰位为524nm、半峰宽25nm、粒径为12nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点以18mg/ml的浓度溶于辛烷后，采用匀胶机以 3000rpm旋涂60s使量子点溶液在TFB层上旋涂成膜制成；
ZnO层是由粒径为3.2nm的ZnO纳米颗粒以25mg/ml的浓度溶于乙醇后，采用匀胶机以2000rpm在QDs层上旋涂45s成膜后在60 ℃下退火 30min制成；
Al电极是在ZnO层上在10-6 mbar的真空腔室中热蒸镀制成的，固化胶为紫外固化胶在紫外灯下静置3min固化完成封装。
进一步地，所述步骤（2）中的Si母版为700nm周期、350线宽、沟槽深度为130nm、线间距为350nm的Si母版。
进一步地，所述第一次纳米压印温度设定为145~155℃、保温5s后，再在145~155℃下将压力设定为20 bar并且维持30 s即可完全复制Si母版的光栅结构，之后在95~105℃脱模4~6min，待脱模过程结束后打开舱门，将载物台推离升降台，待载物台温度降至室温后，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板揭下，即可在IPS模板上形成第一光栅结构。
进一步地，将第二次纳米压印温度设定为133~137℃、在此温度下增加压力至35bar并且维持60s，之后在48~52℃脱模8~12min，即可在IPS模板上形成第二光栅结构。
进一步地，所述真空干燥的具体过程为：将浇筑PDMS溶液后的ITO玻璃基底放入25℃、30bar的真空干燥箱后抽真空1 h以防止PDMS溶液在ITO玻璃基底上溢出，之后在真空干燥箱中保持25℃、30bar的状态下静置8~12 h，以使PDMS溶液完全填充已清洁的IPS模板。
进一步地，步骤（7）中先对RIE腔室进行清洗，先使用机械泵将真空设定至10 mTorr，而后采用分子泵使得腔室真空达到 6 m Torr，刻蚀的过程中使腔气压稳定在 250 mTorr，设定功率为150 W，通入氧气并设定流量为 80 sccm后清洗600 s，随后打开舱门，将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80sccm的条件下刻蚀70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
进一步地，所述步骤（4）中的超声处理为依次使用无水乙醇、丙酮、异丙醇各超声20min。
根据权利要求1至8任一所述的制备方法所制得的复合结构增强的QLED器件。
本发明采用多周期纳米结构的复合结构增强QLED的基底出光，基于纳米压印技术、微贴附技术以及表面等离子体刻蚀技术构筑复合结构后组装正型QLED器件，通过纳米压印技术使IPS聚合物作为纳米压印的模板，并通过微贴附技术将模板图案转移至PDMS介质层上，以此为基础采用表面等离子体刻蚀技术在器件背面，也就是ITO玻璃基底上构筑复合结构来增强QLED的基底出光。
本发明的有益效果如下：
（1）本发明的复合结构增强的QLED的制备方法流程简单、成本低廉，在工业生产中可以大面积产业化推广，应用不受大气环境影响，优点是复合结构的周期及占空比可以完全由压印的模板来决定；
（2）由于Si母板价格较高、易污染、易损坏，本发明选择利用IPS聚合物薄膜代替Si母板作为纳米压印的光栅模板，避免了母板与其他基底的二次接触，以此达到延长Si母板的使用寿命、降低成本的目的；
（3）本发明的复合结构使得空气界面光子增强较为明显，原因是由于复合结构是多台阶透镜阵列，其具有的连续表面可带来折射率渐变的效果，能够实现折射系数在空气折射系数和基底材料折射系数之间的递变，克服ITO玻璃基底和空气折射率差值过大的问题，而且复合结构表面具有无序的褶皱结构，使得ITO玻璃基底散射增强，可以有效的提取多个方向的光子，提高QLED的出光能力。
附图说明
图1为本申请的PDMS复合结构的制备工艺流程图；
图2的（a）、（b）、（c）分别为对照组1的PDMS平坦结构在功率为150w、 O2流量为80 sccm的条件下，RIE刻蚀时间分别为10s、30s、60s的AFM形貌图，（d）为实施例1的PDMS复合结构在功率为150w， O2流量为80 sccm的条件下，RIE刻蚀时间为70s的AFM形貌图；
图3的（a）、（b）、（c）、（d）分别为实施例1的PDMS复合结构在功率为150w， O2流量为80sccm的条件下，刻蚀时间分别为20s、30s、50s、70s的AFM形貌图；
图4的（a）为实施例1与对照组2的绿光QLED器件的发光能力表征图，（b）为实施例1与对照组2的发光效率图，（c）为实施例1与对照组2的绿光QLED器件在电压3.8 V下的电致发光光谱表征图，（d）为实施例1与对照组2的绿光QLED器件从0°至90°观测角度下的EL谱图；
图5为实施例1与对照组2的绿光QLED器件的FDTD模拟图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请做进一步的解释说明，本发明的ITO玻璃基底购自Kintec公司；IPS模板购自瑞典Obducat公司；PDMS型号为SYLGARD 184，包含液态基本组分和固化剂，购自美国道康宁公司；PEDOT:PSS溶液型号为 P VP AI 4083，购自德国Heraeus公司；Si母版购自于购自丹麦NIL technology公司；紫外固化胶型号为norlandopical adhesive 61，购自于美国诺兰公司。
实施例1
一种复合结构增强的QLED的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）在ITO玻璃基底的ITO一侧依次旋涂PEDOT:PSS层、TFB层、QDs层和ZnO层，再在ZnO层上蒸镀Al电极，Al电极上使用固化胶固化，得到已封装的QLED器件；
（2）IPS模板为直径为8cm的圆形，将其裁剪成4张2.5 * 2.5cm尺寸的正方形结构使用，揭去IPS模板上的保护层，将撕去保护层的一面完全贴附于Si母版上，而后将IPS模板与Si母版一起放入纳米压印仪器的载物台中央，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门，启动程序进行第一次纳米压印，将第一次纳米压印温度设定为150℃、保温5s后，再在150℃下将压力设定为20 bar并且维持30 s即可完全复制Si母版的光栅结构，之后在100℃脱模5min，待脱模过程结束后打开舱门，将载物台缓慢推离升降台，待载物台温度降至室温后，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板缓慢揭下，即可得到第一IPS光栅；
（3）对步骤（2）所得的第一IPS光栅旋转90°后重新贴附在Si母版上，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门启动程序进行第二次纳米压印，将第二次纳米压印温度设定为135℃、在此温度下增加压力至35bar并且维持60s，之后在50℃脱模10min，即可得到第二IPS光栅；
（4）将步骤（3）所得的第二IPS光栅超声处理后氮气吹干，得到已清洁的第二IPS光栅备用；
（5）滴加无水乙醇在无尘布表面，然后使用浸润乙醇的无尘布搽拭步骤（1）所得的已封装的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，以达到去除玻璃表面杂质的目的，再用干燥的无尘布搽拭残留在样品上的乙醇，而后采用氮气吹干，得到已清洁的QLED器件；
（6）将PDMS的液态基本组分与固化剂按10:1质量比例混合后在常温搅拌30min，之后放入真空干燥箱抽真空，静置2h后取出，将均匀混合后的PDMS溶液放入在25℃、30bar的真空干燥箱抽真空2h，待溶液内的气泡完全排出后取出PDMS溶液，再将PDMS溶液倒入5ml的针管中，待溶液完全填充针管后取下针头，将2ml的PDMS溶液浇筑在步骤（5）的已清洁的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，而后将步骤（4）所得的已清洁的第二IPS光栅微贴附于ITO玻璃基底上浇筑的PDMS溶液上，再将其放入25℃、30bar的真空干燥箱后抽真空1 h以防止PDMS溶液在ITO玻璃基底上溢出，之后在真空干燥箱中保持25℃、30bar的状态下静置10 h，待PDMS溶液完全填充已清洁的第二IPS光栅后，再40℃加热3 h使PDMS溶液完全固化，剥离即可得PDMS网格结构增强的QLED器件；
（7）对RIE腔室进行清洗，先使用机械泵将真空设定至10 m Torr，而后采用分子泵使得腔室真空达到 6 m Torr，刻蚀的过程中使腔气压稳定在 250 m Torr，设定功率为150 W，通入氧气并设定流量为 80 sccm后清洗600 s，随后打开舱门，将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80 sccm的条件下刻蚀70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
所述步骤（1）中的PEDOT:PSS层是由PEDOT:PSS溶液从冰箱拿出后静置10min，充分摇匀后用0.45µm的滤头过滤后悬滴150µl至ITO玻璃基底表面上后，采用匀胶机以5000rpm旋涂60s在130℃下退火15min制成。
所述步骤（1）中的TFB层是由TFB粉末以8 mg/mL的浓度溶解在氯苯中，0.2µm的滤头过滤杂质，移液枪吸取60 µl TFB溶液滴至PEDOT:PSS层上后，采用匀胶机以3000rpm旋涂45s在150℃下退火30min制成。
所述步骤（1）中的QDs层是由峰位为524nm、半峰宽25nm、粒径为12nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点以18mg/ml的浓度溶于辛烷后，采用匀胶机以 3000rpm旋涂60s使量子点溶液在TFB层上旋涂成膜制成。
所述步骤（1）中的ZnO层是由粒径为3.2nm的ZnO纳米颗粒以25mg/ml的浓度溶于乙醇后，采用匀胶机以 2000rpm在QDs层上旋涂45s成膜后在60 ℃下退火 30min制成。
所述步骤（1）中的Al电极是在ZnO层上在10-6 mbar的真空腔室中热蒸镀制成的，固化胶为紫外固化胶在紫外灯下静置3min固化完成封装。
所述步骤（2）中的Si母版为700nm周期、350线宽、沟槽深度为130nm、线间距为350nm的Si母版。
所述步骤（4）中的超声处理为依次使用无水乙醇、丙酮、异丙醇各超声20min。
实施例1制得的复合结构增强的QLED的PDMS复合结构的线宽为300 nm、横纵周期均为700 nm、高度为74 nm、厚度为19.75μm，ITO玻璃基底为130 nm，PEDOT:PSS层厚度为40nm，TFB层厚度为30nm，QDs层厚度为30nm，ZnO层厚度为30nm，Al电极厚度为100nm。
对照组1所采用的制备方法与实施例1的制备方法的不同之处在于PDMS薄膜不经过步骤（2）至（6），步骤（7）的RIE刻蚀前的PDMS表面为平坦表面，其余工艺参数均与实施例1相同。
对照组2所采用的制备方法与实施例1的制备方法的不同之处在于省略步骤（2）至（7），即对照组2制得的为不含PDMS结构的常规绿光QLED器件。
通过图2可知，PDMS薄膜上若呈现平坦的表面，在氧等离子的作用下会形成褶皱结构。在功率为150w、 O2流量为80 sccm的刻蚀条件下，刻蚀时间分别为10s、30s、60s的褶皱形貌分别如图2(a)(b)(c)所示。可以看出随着刻蚀时间的增加，形成的褶皱愈发密集。实施例1所得到PDMS复合结构的AFM形貌如图2（d）所示。
关于步骤（7）的RIE刻蚀，实施例1在功率为150w、 O2流量为80 sccm的刻蚀条件下，调整刻蚀时间分别为20s、30s、50s、70s的AFM形貌分别如图3(a)-(d)所示。可以看出刻蚀时间为70s时，所得的PDMS复合结构形貌最好。本发明实施例1将刻蚀时间为70s的PDMS复合结构应用于已封装的绿光QLED器件中，
本发明实施例1所制得的复合结构增强的QLED器件的性能测试为，如图4所示，采用PR-735分别测试有PDMS复合结构的实施例1和无PDMS结构的对照组2的绿光QLED器件的性能参数，如图4(a)所示，有无复合结构结构的绿光器件的启亮电压均为2.2 V，加入复合结构后，在相同的电压-电流密度下，使得器件其亮度由122400 cd/m2提升至178700 cd/m2，亮度提升了46%。由图4(b)知，有无复合结构的绿光器件均在3.8 V电压下均达到器件的最高效率，说明结构的引入并不会对器件的电学性能造成影响。加入复合结构后，3.8 V电压下器件的光度效率由48.02提升至70.38，EQE由12.29提升至17.97，均提升了约46%。图4(c)是有无复合结构的绿光QLED器件在电压3.8V下的电致发光光谱表征图，可以看出EL光谱的峰位和半峰宽均未发生改变，说明复合结构并不会对绿光器件的显色峰位造成影响，而且还可以大幅度增加EL强度。图4(d) 为从0°至90°观测角度下的EL谱，我们定义当器件与测试仪器垂直时为0°，当器件与测试仪器平行时为90°，其中黑色虚线为朗博发射EL光谱，在3.4 V的电压下，我们发现在0°至90°观测角度下，复合结构的随着观测角度的改变，出光分布趋近于朗博体发射，这就说明了复合结构可以影响多个方向光线的出光。
本发明实施例1所制得的复合结构增强的QLED器件的软件模拟测试为，利用FDTD进行建模分析，以得到如图5所示的结果，具体仿真方法如下：
本发明所述FDTD边界条件选择为：设定x轴为横轴， y轴为纵轴，均被规定在平面内。随后我们仍在x，y，z轴的边界条件上分别设置周期、周期、以及完全匹配层(PML)，PML边界条件是指完全匹配层，它是通过在 FDTD 区域截断边界设置一种特殊的介质层，其波阻抗与相邻介质的波阻抗完全匹配，入射波将无反射地穿过分解面而进入PML。当其到达PML最外层时，其幅度近似衰减至0，我们以此边界模拟偶极子光源向基底出光的情况。设定光源为偶极子，如图5所示，由上至下设定的各功能层折射率为ηAl=2、ηZnO = 2.0、ηQDs = 1.8、ηTFB = 1.62、ηPEDOT:PSS = 1.56、ηITO = 1.8、ηglass = 1.5、ηPDMS = 1.42。通过2D-FDTD模拟结果，能较直观的观察到光在界面层和空气间的全反射现象，加入图案化结构后使得空气界面处的电磁场分布增强，也证实微纳米结构对限制器件出光的基底模式起到了削弱作用。相比于标准器件，复合结构的引入虽然增加了器件内部电磁场分布，如图5(b)所示，但在空气界面的出光分布显著增加。这是由于复合结构影响了多个方向光线的出光，才使得空气界面处的电磁场分布大幅度增加。其中，FDTD的模拟结果一般不用具体数值说明，其电磁场分布强度代表其光分布的强度。强度大小通过图片右侧的基线表示。
综上可知，本发明所提供的结构增强的QLED器件及其制备方法克服了现有技术的缺点，实现了较大的有益技术效果：本发明所构筑的复合结构增强的QLED的制备方法流程简单、成本低廉，在工业生产中可以大面积产业化推广，应用不受大气环境影响，优点是复合结构的周期及占空比可以完全由压印的模板来决定；由于Si母板价格较高、易污染、易损坏，本发明选择利用IPS聚合物薄膜代替Si母板作为纳米压印的光栅模板，避免了母板与其他基底的二次接触，以此达到延长Si母板的使用寿命、降低成本的目的；本发明将复合结构引入QLED器件，复合结构增强的QLED器件可以拥有最高的亮度与效率，其中亮度和EQE最高均提升了46%；本发明的复合结构使得空气界面光子增强较为明显，原因是由于复合结构是多台阶透镜阵列，其具有的连续表面可带来折射率渐变的效果，能够实现折射系数在空气折射系数和基底材料折射系数之间的递变，克服ITO玻璃基底和空气折射率差值过大的问题，而且复合结构表面具有无序的褶皱结构，使得ITO玻璃基底散射增强，可以有效的提取多个方向的光子，提高QLED的出光能力。
实施例2
一种复合结构增强的QLED的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）在ITO玻璃基底的ITO一侧依次旋涂PEDOT:PSS层、TFB层、QDs层和ZnO层，再在ZnO层上蒸镀Al电极，Al电极上使用固化胶固化，得到已封装的QLED器件；
（2）IPS模板为直径为8cm的圆形，将其裁剪成4张2.5 * 2.5cm尺寸的正方形结构使用，揭去IPS模板上的保护层，将撕去保护层的一面完全贴附于Si母版上，而后将IPS模板与Si母版一起放入纳米压印仪器的载物台中央，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门，启动程序进行第一次纳米压印，将第一次纳米压印温度设定为145℃、保温5s后，再在145℃下将压力设定为20 bar并且维持30 s即可完全复制Si母版的光栅结构，之后在95℃脱模4min，待脱模过程结束后打开舱门，将载物台缓慢推离升降台，待载物台温度降至室温后，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板缓慢揭下，即可得到第一IPS光栅；
（3）对步骤（2）所得的第一IPS光栅旋转90°后重新贴附在Si母版上，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门启动程序进行第二次纳米压印，将第二次纳米压印温度设定为133℃、在此温度下增加压力至35bar并且维持60s，之后在48℃脱模8min，即可得到第二IPS光栅；
（4）将步骤（3）所得的第二IPS光栅超声处理后氮气吹干，得到已清洁的第二IPS光栅备用；
（5）滴加无水乙醇在无尘布表面，然后使用浸润乙醇的无尘布搽拭步骤（1）所得的已封装的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，以达到去除玻璃表面杂质的目的，再用干燥的无尘布搽拭残留在样品上的乙醇，而后采用氮气吹干，得到已清洁的QLED器件；
（6）将PDMS的液态基本组分与固化剂按10:1质量比例混合后在常温搅拌20min，之后放入真空干燥箱抽真空，静置1h后取出，将均匀混合后的PDMS溶液放入在25℃、30bar的真空干燥箱抽真空1h，待溶液内的气泡完全排出后取出PDMS溶液，再将PDMS溶液倒入5ml的针管中，待溶液完全填充针管后取下针头，将2ml的PDMS溶液浇筑在步骤（5）的已清洁的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，而后将步骤（4）所得的已清洁的第二IPS光栅微贴附于ITO玻璃基底上浇筑的PDMS溶液上，再将其放入25℃、30bar的真空干燥箱后抽真空1 h以防止PDMS溶液在ITO玻璃基底上溢出，之后在真空干燥箱中保持25℃、30bar的状态下静置8 h，待PDMS溶液完全填充已清洁的第二IPS光栅后，再35℃加热2 h使PDMS溶液完全固化，剥离即可得PDMS网格结构增强的QLED器件；
（7）对RIE腔室进行清洗，先使用机械泵将真空设定至10 m Torr，而后采用分子泵使得腔室真空达到 6 m Torr，刻蚀的过程中使腔气压稳定在 250 m Torr，设定功率为150 W，通入氧气并设定流量为 80 sccm后清洗600 s，随后打开舱门，将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80 sccm的条件下刻蚀70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
所述步骤（1）中的PEDOT:PSS层是由PEDOT:PSS溶液从冰箱拿出后静置10min，充分摇匀后用0.45µm的滤头过滤后悬滴150µl至ITO玻璃基底表面上后，采用匀胶机以5000rpm旋涂60s在130℃下退火15min制成。
所述步骤（1）中的TFB层是由TFB粉末以8 mg/mL的浓度溶解在氯苯中，0.2µm的滤头过滤杂质，移液枪吸取60 µl TFB溶液滴至PEDOT:PSS层上后，采用匀胶机以3000rpm旋涂45s在150℃下退火30min制成。
所述步骤（1）中的QDs层是由峰位为524nm、半峰宽25nm、粒径为12nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点以18mg/ml的浓度溶于辛烷后，采用匀胶机以 3000rpm旋涂60s使量子点溶液在TFB层上旋涂成膜制成。
所述步骤（1）中的ZnO层是由粒径为3.2nm的ZnO纳米颗粒以25mg/ml的浓度溶于乙醇后，采用匀胶机以 2000rpm在QDs层上旋涂45s成膜后在60 ℃下退火 30min制成。
所述步骤（1）中的Al电极是在ZnO层上在10-6 mbar的真空腔室中热蒸镀制成的，固化胶为紫外固化胶在紫外灯下静置3min固化完成封装。
所述步骤（2）中的Si母版为700nm周期、350线宽、沟槽深度为130nm、线间距为350nm的Si母版。
所述步骤（4）中的超声处理为依次使用无水乙醇、丙酮、异丙醇各超声20min。
实施例3
一种复合结构增强的QLED的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
（1）在ITO玻璃基底的ITO一侧依次旋涂PEDOT:PSS层、TFB层、QDs层和ZnO层，再在ZnO层上蒸镀Al电极，Al电极上使用固化胶固化，得到已封装的QLED器件；
（2）IPS模板为直径为8cm的圆形，将其裁剪成4张2.5 * 2.5cm尺寸的正方形结构使用，揭去IPS模板上的保护层，将撕去保护层的一面完全贴附于Si母版上，而后将IPS模板与Si母版一起放入纳米压印仪器的载物台中央，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门，启动程序进行第一次纳米压印，将第一次纳米压印温度设定为155℃、保温5s后，再在155℃下将压力设定为20 bar并且维持30 s即可完全复制Si母版的光栅结构，之后在105℃脱模6min，待脱模过程结束后打开舱门，将载物台缓慢推离升降台，待载物台温度降至室温后，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板缓慢揭下，即可得到第一IPS光栅；
（3）对步骤（2）所得的第一IPS光栅旋转90°后重新贴附在Si母版上，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门启动程序进行第二次纳米压印，将第二次纳米压印温度设定为137℃、在此温度下增加压力至35bar并且维持60s，之后在52℃脱模12min，即可得到第二IPS光栅；
（4）将步骤（3）所得的第二IPS光栅超声处理后氮气吹干，得到已清洁的第二IPS光栅备用；
（5）滴加无水乙醇在无尘布表面，然后使用浸润乙醇的无尘布搽拭步骤（1）所得的已封装的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，以达到去除玻璃表面杂质的目的，再用干燥的无尘布搽拭残留在样品上的乙醇，而后采用氮气吹干，得到已清洁的QLED器件；
（6）将PDMS的液态基本组分与固化剂按10:1质量比例混合后在常温搅拌40min，之后放入真空干燥箱抽真空，静置3h后取出，将均匀混合后的PDMS溶液放入在25℃、30bar的真空干燥箱抽真空3h，待溶液内的气泡完全排出后取出PDMS溶液，再将PDMS溶液倒入5ml的针管中，待溶液完全填充针管后取下针头，将2ml的PDMS溶液浇筑在步骤（5）的已清洁的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，而后将步骤（4）所得的已清洁的第二IPS光栅微贴附于ITO玻璃基底上浇筑的PDMS溶液上，再将其放入25℃、30bar的真空干燥箱后抽真空1 h以防止PDMS溶液在ITO玻璃基底上溢出，之后在真空干燥箱中保持25℃、30bar的状态下静置12 h，待PDMS溶液完全填充已清洁的第二IPS光栅后，再45℃加热4 h使PDMS溶液完全固化，剥离即可得PDMS网格结构增强的QLED器件；
（7）对RIE腔室进行清洗，先使用机械泵将真空设定至10 m Torr，而后采用分子泵使得腔室真空达到 6 m Torr，刻蚀的过程中使腔气压稳定在 250 m Torr，设定功率为150 W，通入氧气并设定流量为 80 sccm后清洗600 s，随后打开舱门，将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80 sccm的条件下刻蚀70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
所述步骤（1）中的PEDOT:PSS层是由PEDOT:PSS溶液从冰箱拿出后静置10min，充分摇匀后用0.45µm的滤头过滤后悬滴150µl至ITO玻璃基底表面上后，采用匀胶机以5000rpm旋涂60s在130℃下退火15min制成。
所述步骤（1）中的TFB层是由TFB粉末以8 mg/mL的浓度溶解在氯苯中，0.2µm的滤头过滤杂质，移液枪吸取60 µl TFB溶液滴至PEDOT:PSS层上后，采用匀胶机以3000rpm旋涂45s在150℃下退火30min制成。
所述步骤（1）中的QDs层是由峰位为524nm、半峰宽25nm、粒径为12nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点以18mg/ml的浓度溶于辛烷后，采用匀胶机以 3000rpm旋涂60s使量子点溶液在TFB层上旋涂成膜制成。
所述步骤（1）中的ZnO层是由粒径为3.2nm的ZnO纳米颗粒以25mg/ml的浓度溶于乙醇后，采用匀胶机以 2000rpm在QDs层上旋涂45s成膜后在60 ℃下退火 30min制成。
所述步骤（1）中的Al电极是在ZnO层上在10-6 mbar的真空腔室中热蒸镀制成的，固化胶为紫外固化胶在紫外灯下静置3min固化完成封装。
所述步骤（2）中的Si母版为700nm周期、350线宽、沟槽深度为130nm、线间距为350nm的Si母版。
所述步骤（4）中的超声处理为依次使用无水乙醇、丙酮、异丙醇各超声20min。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在ITO玻璃基底的ITO一侧依次旋涂PEDOT:PSS层、TFB层、QDs层和ZnO层，再在ZnO层上蒸镀Al电极，Al电极上使用固化胶固化，得到已封装的QLED器件；
（2）揭去IPS模板上的保护层，将撕去保护层的一面完全贴附于Si母版上，而后将IPS模板与Si母版一起放入纳米压印仪器的载物台中央，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，进行第一次纳米压印，使IPS模板完全复制Si母版的光栅结构，脱模，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板揭下，即在IPS模板上形成第一光栅结构；
（3）对步骤（2）所得的IPS模板旋转90°后重新贴附在Si母版上，并在IPS模板上方覆盖一层UV片作为保护层，将载物台送入升降台上方后降下舱门启动程序进行第二次纳米压印，压印结束后脱模，即可在IPS模板上形成第二光栅结构；
（4）将步骤（3）所得的IPS模板超声处理后氮气吹干，得到已清洁的IPS模板备用；
（5）清洁并干燥已封装的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧；
（6）将PDMS的液态基本组分与固化剂混合后在常温搅拌20~40min，之后放入真空干燥箱抽真空1~3h后取出，待溶液内的气泡完全排出后取出PDMS溶液，将PDMS溶液浇筑在步骤（5）的已清洁的QLED器件的ITO玻璃基底的玻璃一侧，而后将步骤（4）所得的已清洁的IPS模板贴附于ITO玻璃基底上浇筑的PDMS溶液上，真空干燥并填充，待PDMS溶液完全填充已清洁的IPS模板后，再35~45℃加热2~4 h使PDMS溶液完全固化，剥离IPS模板，即可得PDMS网格结构增强的QLED器件；
（7）将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80 sccm的条件下刻蚀20~70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
2.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的PEDOT:PSS层是由PEDOT:PSS溶液从冰箱拿出后静置10min，充分摇匀后用0.45µm的滤头过滤后悬滴150µl至ITO玻璃基底表面上后，采用匀胶机以5000rpm旋涂60s在130℃下退火15min制成；
TFB层是由TFB粉末以8 mg/mL的浓度溶解在氯苯中，0.2µm的滤头过滤杂质，移液枪吸取60 µl TFB溶液滴至PEDOT:PSS层上后，采用匀胶机以3000rpm旋涂45s在150℃下退火30min制成；
QDs层是由峰位为524nm、半峰宽25nm、粒径为12nm的CdSe/ZnS核壳结构量子点以18mg/ml的浓度溶于辛烷后，采用匀胶机以 3000rpm旋涂60s使量子点溶液在TFB层上旋涂成膜制成；
ZnO层是由粒径为3.2nm的ZnO纳米颗粒以25mg/ml的浓度溶于乙醇后，采用匀胶机以2000rpm在QDs层上旋涂45s成膜后在60 ℃下退火 30min制成；
Al电极是在ZnO层上在10-6 mbar的真空腔室中热蒸镀制成的，固化胶为紫外固化胶在紫外灯下静置3min固化完成封装。
3.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的Si母版为700nm周期、350线宽、沟槽深度为130nm、线间距为350nm的Si母版。
4.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述第一次纳米压印温度设定为145~155℃、保温5s后，再在145~155℃下将压力设定为20 bar并且维持30 s即可完全复制Si母版的光栅结构，之后在95~105℃脱模4~6min，待脱模过程结束后打开舱门，将载物台推离升降台，待载物台温度降至室温后，将紧密贴附在Si母版上的IPS模板揭下，即可在IPS模板上形成第一光栅结构。
5.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，将第二次纳米压印温度设定为133~137℃、在此温度下增加压力至35bar并且维持60s，之后在48~52℃脱模8~12min，即可在IPS模板上形成第二光栅结构。
6.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述真空干燥的具体过程为：将浇筑PDMS溶液后的ITO玻璃基底放入25℃、30bar的真空干燥箱后抽真空1 h以防止PDMS溶液在ITO玻璃基底上溢出，之后在真空干燥箱中保持25℃、30bar的状态下静置8~12 h，以使PDMS溶液完全填充已清洁的IPS模板。
7.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，步骤（7）中先对RIE腔室进行清洗，先使用机械泵将真空设定至10 m Torr，而后采用分子泵使得腔室真空达到 6 m Torr，刻蚀的过程中使腔气压稳定在 250 m Torr，设定功率为150 W，通入氧气并设定流量为 80 sccm后清洗600 s，随后打开舱门，将步骤（6）所得的PDMS网格结构增强的QLED放进RIE刻蚀腔室，在功率为150w、O2流量为80 sccm的条件下刻蚀70s，即可得到PDMS复合结构增强的QLED器件。
8.如权利要求1所述的复合结构增强的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的超声处理为依次使用无水乙醇、丙酮、异丙醇各超声20min。
9.根据权利要求1至8任一所述的制备方法所制得的复合结构增强的QLED器件。
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