CN114566598A - 一种发光器件、显示装置和制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光器件、显示装置和制作方法，以改善发光器件中电子传输层材料性能不佳，降低发光器件寿命，以及载流子不平衡，发光效率低的问题。所述发光器件包括：位于所述发光层和所述阴极层之间的电子传输层；所述电子传输层的材料包括：内核，以及包裹所述内核的壳层；当单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量，且单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，减小所述内核的粒径和/或增加所述壳层的厚度；当单位时间内到达所述发光层的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，增加所述内核的粒径和/或减小所述壳层的厚度。

Description

一种发光器件、显示装置和制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种发光器件、显示装置和制作方法。
背景技术
有机发光显示器件曾被公认为有希望成为取代液晶显示器件的下一代显示，但是随着消费者的消费水平的提升，高分辨率产品成为显示产品的重点发展方向，而高分辨的有机发光显示产品很难同液晶显示产品竞争，这是因为有机发光显示的有机层结构通常采用掩模蒸发的方法制备，但是掩模蒸发方法存在着对位困难，良品率低，无法实现更小面积发光的缺陷；这种精确控制蒸发区域能力不足的问题，无法满足目前迅速发展的对高分辨率显示的需求；而采用印刷和打印的方法，来取代掩模蒸发制备有机发光层的工艺，其得到的分辨率也是极其有限的。因而高分辨率的有机发光显示产品面临着技术难度高，产品良率低，而商品价格高的严重问题。
另一方面，随着量子点技术的深入发展，电致量子点发光二极管的研究日益深入，量子效率不断提升，已基本达到产业化的水平，进一步采用新的工艺和技术来实现其产业化已成为未来的趋势。
目前，传统发光器件结构包括空穴注入层(HI)、空穴传输层(HT)、发光层(QD层)和电子传输层(ET)。而由于电子传输层材料性能不佳，会降低发光器件寿命。
发明内容
本发明提供一种发光器件、显示装置和制作方法，以改善发光器件中电子传输层材料性能不佳，降低发光器件寿命，以及载流子不平衡，发光效率低的问题。
本发明实施例提供一种发光器件，包括：依次叠层设置的阳极、发光层、和阴极，以及位于所述发光层和所述阴极层之间使得单位时间内到达所述发光层的电子数量和空穴数量之间的差值小于预设阈值范围的电子传输层；所述电子传输层的材料包括：内核，以及包裹所述内核的壳层，利用所述内核和所述壳层的导电性，调控单位时间内到达所述发光层的电子数量；当单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量，且单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，减小所述内核的粒径和/或增加所述壳层的厚度，以使单位时间内到达所述发光层的电子数量和空穴数量之间的差值位于预设阈值范围内，以促进所述发光层中空穴、电子的平衡；当单位时间内到达所述发光层的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，增加所述内核的粒径和/或减小所述壳层的厚度，以使单位时间内到达所述发光层的电子数量和空穴数量之间的差值位于预设阈值范围内，以促进所述发光层中空穴、电子的平衡。
在一种可能的实施方式中，所述阴极层与所述电子传输层之间的间隙还填充有第一填充层，所述第一填充层的材料与所述壳层的材料相同；和/或，所述电子传输层与所述发光层之间的间隙填充有第二填充层，所述第二填充层的材料与所述壳层的材料相同。
在一种可能的实施方式中，所述第一填充层的厚度大于或等于所述电子传输层的厚度；或，所述第二填充层的厚度大于或等于所述电子传输层的厚度。
在一种可能的实施方式中，所述第二填充层的厚度大于或等于所述发光层的厚度。
在一种可能的实施方式中，所述第一填充层为经过退火工艺处理的膜层，以与所述壳层的晶相相同；和/或，所述第二填充层为经过退火工艺处理的膜层，以与所述壳层的晶相相同。
在一种可能的实施方式中，所述壳层的材料为金属氧化物。
在一种可能的实施方式中，所述金属氧化物中，所述金属处于最高价态。
在一种可能的实施方式中，所述壳层的材料包括以下之一或组合：
SnO2；
Cu2O；
Fe2O3；
TiO2；
ZrO2；
CoO；
WO3；
In2O3；
Al2O3；
Fe3O4。
在一种可能的实施方式中，所述内核的材料包括以下之一或组合：ZnO、ZnMgO、ZnAlO、ZnLiO、ZnAgO。
在一种可能的实施方式中，所述壳层的厚度为0.1nm～100nm；所述内核为内核的粒径在0.1nm～100nm之间的纳米粒子。
在一种可能的实施方式中，所述壳层材料的电子传输速率小于所述内核材料的电子传输速率。
在一种可能的实施方式中，所述壳层的导带底能级深度大于所述内核的导带底能级深度；所述壳层的价带顶能级深度大于所述内核的价带顶能级深度。
在一种可能的实施方式中，所述壳层的带隙宽度与壳层的厚度负相关。
在一种可能的实施方式中，所述壳层的导带底能级深度与所述壳层的厚度负相关。
在一种可能的实施方式中，所述发光层为有机发光层；或者，所述发光层为量子点发光层。
在一种可能的实施方式中，当所述发光层为量子点发光层时，所述发光层包括多个具有不同粒径量子点的发光部，所述第二填充层包括多个与所述发光部对应的调控部，所述调控部的厚度与对应的量子点粒径呈正相关。
在一种可能的实施方式中，所述发光器件还包括衬底基板，其中，所述阳极、所述发光层、所述电子传输层和所述阴极依次设置在所述衬底基板的一侧；或所述阴极、所述电子传输层、所述发光层和所述阳极依次设置在所述衬底基板的一侧。
在一种可能的实施方式中，所述阳极与所述发光层之间还设置有空穴注入层，所述空穴注入层与所述发光层之间还设置有空穴传输层。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括如本发明实施例提供的所述发光器件。
本发明实施例还提供一种如本发明实施例提供所述的发光器件的制作方法，包括：
形成依次叠层设置的阳极、发光层、电子传输层和阴极；
其中，形成所述电子传输层包括：
形成含有内核粒子的第一溶液；
形成含有壳层所含元素的第二溶液；
向所述第一溶液中加入所述第二溶液，混合均匀并进行加热，形成含有包裹有所述壳层的所述内核。
在一种可能的实施方式中，所述制作方法还包括：
在所述阴极层与所述电子传输层之间形成第一薄膜，所述第一薄膜的材料与所述壳层的材料相同。
在一种可能的实施方式中，所述制作方法还包括：
在所述电子传输层与所述发光层之间形成第二薄膜，所述第二薄膜的材料与所述壳层的材料相同。
在一种可能的实施方式中，在形成所述第二填充层之后，以及在形成所述阴极层之前，所述制作方法还包括：
对所述第一薄膜、所述电子传输层、所述第二薄膜进行退火工艺处理，以使所述第一薄膜转换为第一填充层，所述第二薄膜转换为第二填充层。
本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的发光器件，包括电子传输层，电子传输层的材料包括：内核，以及包裹内核的壳层，其中，壳层可以对内核进行封装，以隔绝外界水氧，可以提高内核的化学稳定性利，改善发光器件的不耐水氧性能，提高发光器件的寿命，而且，壳层可以钝化内核的表面缺陷，改善若将仅有内核的发光器件应用到发光器件时，内核表面的缺陷会淬灭发光器件中发光层发光的问题，同时，壳层可以降低电子由电子传输层迁移到发光层的能级势垒，更有利于电子的注入，可以使发光器件具有更低的启亮电压，以及具有更高的电流密度，使发光器件具有较佳的发光性能。而且，可以通过对内核和壳层的调控，实现对发光器件中载流子的平衡进行控制，当单位时间内到达发光层的电子数大于空穴数量，且单位时间到达发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，减小内核的粒径和/或增加壳层的厚度，以促进发光层中空穴、电子的平衡；当单位时间内到达发光层的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，增加内核的粒径和/或减小壳层的厚度，以促进发光层中空穴、电子的平衡。
附图说明
图1为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之一；
图2为本发明实施例提供的一种发光器件的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之三；
图5为本发明实施例提供的含有壳层的发光器件和不含有壳层的发光器件对量子点发光的影响对比示意图；
图6为本发明实施例提供的壳层与内核的能级示意图；
图7为本发明实施例提供的一种量子点发光器件的能级示意图；
图8为本发明实施例提供的一种量子点发光器件的发光亮度示意图；
图9为本发明实施例提供的一种量子点发光器件的电流密度示意图；
图10为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之四；
图11为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之五；
图12为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之六；
图13为本发明实施例提供的发光器件的结构示意图之七；
图14为本发明实施例提供的发光器件的制作示意图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
量子点发光器件结构包括空穴注入层(Hole Injection Layer，HI)、空穴传输层(Hole Transport Layer，HT)、量子点发光层(Quantum Dot，QD层)和电子传输层(ElectronTransfer Layer，ET)。ET层普遍使用ZnO纳米粒子作为电子传输材料，而由于ZnO纳米粒子具有两性，导致其不耐水氧，稳定性差，在器件的老化过程中会出现亮度曲线异常的问题，降低量子点发光器件寿命。而且，ZnO纳米粒子电子传输速率往往大于空穴材料的空穴传输速率，这就导致量子点发光器件载流子注入不平衡，激子复合区域偏向HT层，降低器件性能。同时，ZnO纳米粒子表面缺陷对激子具有淬灭作用，进一步降低器件性能，而且，ZnO纳米粒子作为电子传输材料，而空穴传输速率低于ZnO纳米粒子电子传输速率，导致发光器件载流子注入不平衡，降低器件发光效率。
有鉴于此，参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种发光器件，依次叠层设置的阳极101、发光层104、和阴极106，以及位于发光层104和阴极层106之间使得单位时间到达发光层104的电子数量和空穴数量之间的差值位于预设阈值范围内的电子传输层105；具体的，预设阈值可以理解为一个数值区间，当单位时间内到达发光层104的电子数量和空穴数量之间的差值位于该数值区间时，发光器件的发光效率满足预设需求；
电子传输层105的材料包括：内核1，以及包裹内核1的壳层2，利用内核1和壳层2的导电性，以使得电子能够被调控从阴极层106转移到发光层104的速率；
当单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量，且单位时间到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，减小内核1的粒径和/或增加壳层2的厚度，以使单位时间内到达发光层104的电子数量和空穴数量之间的差值位于预设阈值范围内；
当单位时间内到达发光层104的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，增加内核1的粒径和/或减小壳层2的厚度，以使单位时间内到达发光层104的电子数量和空穴数量之间的差值位于预设阈值范围内。壳层2壳层可以对内核1进行封装，以隔绝外界水氧。
本发明实施例提供的发光器件，包括电子传输层105，电子传输层105的材料包括：内核，以及包裹内核的壳层，其中，壳层可以对内核进行封装，以隔绝外界水氧，可以提高内核的化学稳定性利，改善发光器件的不耐水氧性能，提高发光器件的寿命，而且，壳层可以钝化内核的表面缺陷，改善若将仅有内核的发光器件应用到发光器件时，内核表面的缺陷会淬灭发光器件中发光层发光的问题，同时，壳层可以减小电子由电子传输层迁移到发光层的能级势垒，更有利于电子的注入，可以使发光器件具有更低的启亮电压，以及具有更高的电流密度，使发光器件具有较佳的发光性能。而且，可以通过对内核1和壳层2的调控，实现对发光器件中载流子的平衡进行控制，当单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量，且单位时间到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，减小内核的粒径和/或增加壳层的厚度，以促进发光层104中空穴、电子的平衡；当单位时间内到达发光层104的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，增加内核的粒径和/或减小壳层的厚度，以促进发光层104中空穴、电子的平衡。
在具体实施时，当单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量，且单位时间到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，应使电子传输层的导带底能级变浅，使电子从阴极注入电子传输层的势垒增加，进而降低电子由阴极进入电子传输层的数量，以最终使单位时间内达到发光层104的电子数量和空穴数量持平。具体的，可以使合成的内核纳米粒子粒径减小，以实现使电子传输层的导带底能级变浅的目的。
在具体实施时，当单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量，且单位时间到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，也可以通过降低电子的传输速率，以最终使单位时间内达到发光层104的电子数量和空穴数量持平。具体的，可以使适当增加壳层的厚度，以实现降低电子的传输速率(即，壳层2中电子的传输速率小于内核1中电子的传输速率)。当然，考虑到壳层2厚度变厚时，电子传输层导带底能级接近阴极，可能会降低能级势垒，增大电子注入量，在具体实施时，可以通过设计具有不同壳层2厚度的发光器件，以获得最佳的壳层2的厚度。
在具体实施时，当单位时间内到达发光层104的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，应使电子传输层的导带底能级变深，使电子从阴极电极注入电子传输层的势垒降低，进而增大电子由阴极进入电子传输层的数量，以最终使单位时间内达到发光层104的电子数量和空穴数量持平。具体的，可以使合成的内核纳米粒子粒径增大，以实现使电子传输层的导带底能级变深的目的。
在具体实施时，当单位时间内到达发光层104的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达发光层104的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，也可以通过提高电子的传输速率，以最终使单位时间内达到发光层104的电子数量和空穴数量持平。具体的，可以适当减小壳层的厚度，以实现提高电子的传输速率。
在具体实施时，本发明实施例中的电子传输层，可以应用于有机发光器件中，即，发光层104可以为有机发光层。具体的，本发明实施例中的发光器件也可以应用于量子点发光器件中，即，发光层104可以为量子点发光层。
在具体实施时，参见图3所示，至少在阴极层106与壳层2之间的间隙还填充有第一填充层1051，第一填充层1051的材料与壳层2的材料相同。具体的，第一填充层1051的填充位置可以根据制作条件的不同而不同，例如，结合图3所示，若采用磁控溅射方式形成第一填充层1051，第一填充层1051到达的深度有限，可以仅是将壳层2面向阴极层106的一侧与阴极层106之间的间隙填充满，若采用液体旋涂方式形成第一填充层1051，第一填充层1051可以渗透壳层2下方的间隙处，将壳层2背离阴极层106一侧的间隙也进行部分或完全填充。具体的，发光层104可以为量子点发光层。传统的器件结构，ZnO纳米粒子电子传输材料与量子点发光材料均为纳米材料，在沉积薄膜的过程中，由于材料本身粒径尺寸问题，会产生孔洞和缝隙缺陷，在器件的工作过程中，电子只能通过两者的接触面进行传输，使发光面失去均匀性，同时容易产生尖端放电，或者局部温度急剧升高，导致坏点的产生，降低器件寿命，而本发明实施例中，阴极层106与电子传输层105之间的间隙还填充有第一填充层1051，第一填充层1051的材料与壳层2的材料相同，可以对电子传输层中核/壳结构纳米粒子的表面的缝隙、缺陷进行填充，提高载流子传输的均匀性、稳定性，防止局部尖端放电的产生，还可以使核/壳结构表面平坦化，方便后续工艺成膜，改善界面问题，提高界面稳定性，以及可以使核/壳结构纳米粒子被壳层材料充分包裹，提高纳米粒子的稳定性；而且，第一填充层与核/壳结构纳米粒子的壳层使用同种材料，在经过高温退火重结晶后，能够形成统一的晶相，界面缺陷更少，而非同种材料由于晶格失配，产生界面应力，增加界面缺陷，同时，平坦的表面有利于后续膜层(例如，阴极)的沉积，与后续膜层形成均匀的接触界面。
具体的，结合图3所示，至少在壳层2与发光层104之间的间隙还填充有第二填充层1052，第二填充层1052的材料与壳层2的材料相同。具体的，发光层104可以为量子点发光层。同样，第二填充层1052的填充位置可以根据制作条件的不同而不同，例如，结合图2所示，若采用磁控溅射方式形成第二填充层1052，第二填充层1052到达的深度有限，可以仅是将壳层2面向发光层104的一侧与发光层104之间的间隙填充满，若采用液体旋涂方式形成第二填充层1052，第二填充层1052可以渗透到发光量子点下方的间隙处，将发光量子点面向阳极101一侧的间隙也进行部分或完全填充。本发明实施例中，使核/壳结构纳米粒子壳层均形成有与壳层材料相同的膜层(第一填充层1051和第二填充层1052)形成统一晶相，可以减少界面缺陷，并使内核被充分包裹，增强内核的稳定性。
具体的，第一填充层1051的厚度大于或等于电子传输层105的厚度；或，第二填充层1052的厚度大于或等于电子传输层105的厚度。例如，具体的，第一填充层1051的厚度大于或等于电子传输层105的厚度，可以适用于正置发光器件，在制作时，依次形成阳极101、发光层104、电子传输层105和阴极106，即，先形成电子传输层105，随后用第一填充层1051填充，使第一填充层1051的厚度大于或等于电子传输层105的厚度，可以使之平整，再做电极。又例如，第二填充层1052的厚度大于或等于电子传输层105的厚度，可以适用于倒置器件，依次形成阴极106、电子传输层105、发光层104和阳极101，即，先做电子传输层105，后用第二填充层1052填充，使第二填充层1052的厚度大于或等于电子传输层105的厚度，可以使之平整，再做发光层104。
具体的，第二填充层1052的厚度大于或等于发光层104的厚度。该种情形适用于正置结构，即，先做发光层104(具体可以为量子点发光层)，再做第二填充层1052，通过使第二填充层1052的厚度大于或等于发光层104的厚度，可以使量子点发光层的表面平整，有利于后续电子传输层105的制作。
在具体实施时，参见图4所示，发光层104包括多个具有不同粒径量子点的发光部F，第二填充层1052包括多个与发光部F对应的调控部T，调控部T的厚度与对应的量子点粒径呈正相关。具体的，发光层104包括：具有第一粒径量子点的第一发光部F1，具有第二粒径量子点的第二发光部F2，具有第三粒径量子点的第三发光部F3，其中，第一粒径的范围大于第二粒径的范围，第二粒径的范围大于第三粒径的范围；相应的，调控部T包括：与第一发光部F1对应的第一调控部T1，与第二发光部F2对应的第二调控部T2，与第三发光部F3对应的第三调控部T3；第一调控部T1的厚度大于第二调控部T2的厚度，第二调控部T2的厚度大于第三调控部T3的厚度。具体的，不同粒径的量子点可以对应不同出光颜色的量子点，例如，第一粒径的量子点可以对应于出射红光的量子点，第二粒径的量子点可以对应于出射绿光的量子点，第三粒径的量子点可以对应于出射蓝光的量子点。
具体的，在发光器件的设计过程中，在核/壳结构纳米粒子的两侧，分别用壳层材料制备一层5nm-10nm的第一填充层1051，以及5nm-10nm的第二填充层1052。具体的，第二填充层1052的厚度量子点发光层的量子点尺寸决定，例如：红色量子点的粒径在8nm时，因为量子点堆积导致的界面缝隙、粗糙度大约为8nm，此时需要沉积一层10nm厚的壳层材料来填充量子点表面的缝隙，并使界面平坦化；绿色量子点的粒径在5nm时，因为量子点堆积导致的界面缝隙、粗糙度大约为5nm，此时需要沉积一层8nm厚的壳层材料来填充量子点表面的缝隙，并使界面平坦化；蓝色量子点的粒径在2nm时，因为量子点堆积导致的界面缝隙、粗糙度大约为2nm，此时需要沉积一层5nm厚的壳层材料来填充量子点表面的缝隙，并使界面平坦化。
在具体实施时，第一填充层1051为经过退火工艺处理的膜层，以与壳层2的晶相相同；第二填充层1052为经过退火工艺处理的膜层，以与壳层2的晶相相同。本发明实施例中，第一填充层1051为经过退火工艺处理的膜层，第二填充层1052为经过退火工艺处理的膜层，在经过高温退火重结晶后，能够形成统一的晶相，界面缺陷更少，而非同种材料由于晶格失配，产生界面应力，增加界面缺陷。
具体的，参见图5所示，第一膜层结构在600nm～650nm的光致发光光谱，高于第二膜层在600nm～650nm的光致发光光谱，其中，第一膜层结构为覆盖有本发明实施例提供的发光器件的量子点膜层(例如，结构为Glass/(ZnO/SnO2)/RQD，其中，ZnO作为发光器件的内核1，SnO2为发光器件的壳层2，RQD为红色量子点膜层)，第二膜层结构为仅覆盖有内核1的量子点膜层(例如，结构为Glass/ZnO/RQD，ZnO作为发光器件的内核1，RQD为红色量子点膜层)，由于内核1(例如氧化锌)表面的缺陷存在，会淬灭通过该发光器件形成的量子点发光层的发光，而通过对内核1包裹壳层2，可以实现对内核的表面缺陷进行钝化，进而可以提高量子点发光层的发光强度。
在具体实施时，壳层2的材料为金属氧化物。本发明实施例中，壳层2的材料为金属氧化物，相比于包裹其它类型的材料(例如，有机材料)，可以使发光器件整体具有更好的耐水、氧性能，更佳的稳定性，进而提高发光器件的寿命。具体的，耐水、氧性能可以理解为不与水或氧气进行化学反应，或降低与水或氧气进行化学反应的速率。
具体的，金属氧化物中，金属处于最高价态。例如，金属氧化物Fe2O3，其中，Fe在Fe2O3中处于最高价态。本发明实施例中，金属氧化物的壳层2中，金属处于最高价态，可以使发光器件整体具有较稳定的化学性能，进而具有较佳的耐水氧性能。具体的，金属氧化物中，金属处于最高价态，可以理解为该金属在金属氧化物中，金属最多可以失去的电子数量。
具体的，壳层2的材料包括以下之一或组合：
SnO2；
Cu2O；
Fe2O3；
TiO2；
ZrO2；
CoO；
WO3；
In2O3；
Al2O3；
Fe3O4。
本发明实施例中，改善内核耐水氧的本质是隔绝水氧与内核的接触，因此未处于最高氧化态的金属氧化物，也能提高内核的耐水氧特性，而且，未处于最高氧化态的金属氧化物，还可以吸收部分水氧，增强内核的耐水氧特性。
在具体实施时，参见图6所示，壳层2的导带底能级深度大于内核1的导带底能级深度。本发明实施例中，壳层2的导带底能级深度大于内核1的导带底能级深度，在将该发光器件用于发光器件中时，可以降低电子由电子传输层迁移到发光层的能级势垒，更有利于电子的注入，可以使发光器件具有更低的启亮电压，以及具有更高的电流密度，使发光器件具有较佳的发光性能。
在具体实施时，参见图6所示，壳层2的价带顶能级深度大于内核1的价带顶能级深度。本发明实施例中，壳层2的价带顶能级深度大于内核1的价带顶能级深度，可以使电子传输层具有挡空穴的能力，在将该电子传输层应用于发光器件中时，可以将空穴限制在发光层，降低漏电流，提高空穴与电子在发光层的辐射复合效率。
具体的，参见图7、图8、图9所示，其中，图7为将本发明实施例提供的一种发光器件用于量子点发光器件中的能级结构图，图8为发光器件在不同电压下的发光亮度示意图，图9为发光器件在不同电压的电流密度示意图，具体的量子点发光器件结构(如图8和图9中的虚线所示)可以为包括：依次设置于衬底基板一侧的阳极(具体材料可以为氧化铟锡ITO)，空穴注入层(具体材料可以为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)，PEDOT:PSS)，空穴传输层(具体材料可以为TFB)，量子点发光层(具体材料可以为出射红光的红色量子点发光层RQD)，电子传输层(具体材料可以为包裹有SnO2的ZnO)，阴极(具体材料可以为Al)，为了更清楚地说明本发明实施例提供的发光器件的改善性能，制作对照器件(如图8和图9中的实线所示)进行对比，对照器件的结构除电子传输层仅选用ZnO以外，其它方面与本申请提供的量子点发光器件的结构相同，即，具体的，对照器件结构可以包括依次设置于衬底基板一侧的阳极(具体材料可以为氧化铟锡ITO)，空穴注入层(具体材料可以为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)，PEDOT:PSS)，空穴传输层(具体材料可以为TFB)，量子点发光层(具体材料可以为出射红光的红色量子点发光层RQD)，电子传输层(具体材料可以为ZnO)，阴极(具体材料可以为Al)，由图4、图5和图6可知，合成核壳结构ZnO/SnO2纳米粒子导带(-3.8eV)、价带(-7.8eV)，导带与Al电极仅有0.4eV的能级差，有利于电子注入ZnO/SnO2层；高于RQD的LUMO(-4.5eV)，有利于电子向RQD层的传输；同时ZnO/SnO2纳米粒子的价带顶(-7.8eV)与RQD的HOMO能级差达到1.2eV，使其具有挡空穴的能力，将空穴限制在QD层，降低漏电流，提高空穴与电子在RQD层的辐射复合效率，通过采用本发明实施例提供的发光器件，在将该发光器件用于发光器件中时，包裹的壳层可以降低电子由电子传输层迁移到发光层的能级势垒，更有利于电子的注入，可以使发光器件具有更低的启亮电压，以及具有更高的电流密度，使发光器件具有较佳的发光性能。
在具体实施时，壳层2的厚度与壳层2的带隙宽度负相关，具体的，壳层2的厚度与壳层2的导带底能级负相关。即，随着壳层2厚度的增加，壳层2的带隙宽度变窄，导带底能级下降。在具体实施时，可以根据制作壳层2时的反应时间来控制壳层的厚度，反应时间越长，壳层2的厚度越大，例如：反应20h，壳层2的厚度约为4nm；反应10h，壳层2的厚度约为2nm。具体的，壳层2的厚度为0.1nm～100nm。需要说明的是，壳层2的厚度具体可以理解为壳层2沿内核1径向方向上的厚度。
在具体实施时，内核1为纳米粒子。具体的，内核1的材料为ZnO、ZnMgO、ZnAlO、ZnLiO、ZnAgO。具体的，内核1的粒径与内核1的带隙宽度负相关。即，随着内核纳米粒子粒径的减小，带隙宽度变宽，导带底上升。在具体实施时，可以根据合成内核纳米粒子过程中，控制前驱体溶液的保温温度和反应温度，控制最终合成内核纳米粒子的粒径，温度越高，合成内核纳米粒子的粒径越大，例如：0℃时合成ZnO纳米粒子的粒径约为2.5nm；25℃时合成ZnO纳米粒子的粒径约为4.1nm；50℃时合成ZnO纳米粒子的粒径约为5.3nm，具体的，内核1的粒径为0.1nm～100nm。
以下通过表1和表2给出不同条件下合成的内核和壳层的性能的相关关系：
表1，不同温度下合成ZnO纳米粒子内核的粒径、导带、价带及带隙：
温度(℃) 粒径(nm) 导带(eV) 价带(eV) 带隙(eV)
0 2.5 -3.6 -7.33 3.73
25 4.1 -3.7 -7.28 3.58
50 5.3 -3.8 -7.25 3.45
表2，不同反应时间合成核壳结构ZnO(2.5nm)/SnO2纳米粒子SnO2壳层的厚度、导带、价带及带隙：
时间(h) 厚度(nm) 导带(eV) 价带(eV) 带隙(eV)
10 2 -3.7 -7.9 4.2
20 4 -3.9 -7.9 4
在具体实施时，参见图10所示，本发明实施例提供的发光器件可以为正置结构，即，发光器件还包括衬底基板100，其中，阳极101、发光层104、电子传输层105和阴极106依次设置在衬底基板100的一侧。
在具体实施时，参见图11所示，本发明实施例提供的发光器件可以为倒置结构，发光器件还包括衬底基板100，其中，阴极106、电子传输层105、发光层104和阳极101依次设置在衬底基板100的一侧。
在具体实施时，参见图12和图13所示，阳极101与发光层104之间还设置有空穴注入层102，空穴注入层102与发光层104之间还设置有空穴传输层103。
在具体实施时，量子点发光层的材料可以包括以下之一：
CdS；
CdSe；
ZnSe；
InP；
PbS；
CsPbCl3；
CsPbBr3；
CsPhI3；
包裹有ZnS的CdS；
包裹有ZnS的CdSe；
包裹有ZnS的InP；
包裹有ZnS的PbS；
包裹有ZnS的CsPbCl3；
包裹有ZnS的CsPbBr3；
包裹有ZnS的CsPhI3。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种显示装置，包括如本发明实施例提供的发光器件。
基于同一发明构思，参见图14所示，本发明实施例还提供一种如本发明实施例提供的发光器件的制作方法，包括：
步骤S10、形成依次叠层设置的阳极、发光层、电子传输层和阴极；
其中，形成电子传输层包括：
步骤S100、形成含有内核粒子的第一溶液；具体的，可以是形成含有ZnO纳米粒子的第一溶液；
具体的，形成含有ZnO纳米粒子的第一溶液，可以包括：
将Zn(OAc)2溶于二甲基亚砜和二甲氧基乙醇的混合溶剂中，形成第一前驱溶液；
将五水合四甲基氢氧化铵溶于乙醇中，形成第二前驱溶液；
将第一前驱溶液和第二前驱溶液分别于第一温度保温第一时长后；
在搅拌的同时，将第一前驱溶液快速注入第二前驱溶液，保持第一温度，搅拌第二时长；
加入两倍体积的乙酸乙酯，并进行沉淀，离心，提纯；
将提纯后的ZnO纳米粒子重新分散入无水乙醇中，并加入乙醇胺稳定剂，形成稳定的ZnO纳米粒子胶体溶液；
步骤S200、形成含有壳层所含元素的第二溶液；具体的，可以是在无水无氧环境下将四氯化锡缓慢滴入二氯甲烷中，并不断搅拌，形成透明均匀的第二溶液；
步骤S300、向第一溶液中加入第二溶液，混合均匀并进行加热，形成含有包裹有壳层的内核；
具体的，向第一溶液中加入第二溶液，混合均匀并进行加热，形成含有包裹有壳层的内核，可以包括：
搅拌状态的同时，将ZnO纳米粒子胶体溶液加入第二溶液中，混合均匀后，将混合液倒入高压反应釜中；
将反应釜置于具有第二温度的烘箱中，保温反应第三时长；
将反应釜温度降至第三温度，并加入乙酸乙酯，析出白色核/壳结构的ZnO/SnO2纳米粒子沉淀；
离心后将上清液倒掉，加入无水乙醇，重新分散白色沉淀；
加入乙醇胺，形成透明均匀的ZnO/SnO2纳米粒子胶体溶液。
具体的，本发明实施例提供的制作方法，还包括：在阴极层与电子传输层之间形成第一薄膜，第一薄膜的材料与壳层的材料相同。
具体的，本发明实施例提供的制作方法，还包括：在电子传输层与发光层之间形成第二薄膜，第二薄膜的材料与所述壳层的材料相同。
在具体实施时，本发明实施例中，在形成第二填充层之后，以及在形成阴极层之前，本发明实施例提供的制作方法还包括：对第一薄膜、电子传输层、所述第二薄膜进行退火工艺处理，以使第一薄膜转换为第一填充层，第二薄膜转换为第二填充层。
本发明实施例还提供一种具体的发光器件的制作方法，如下：
一、核/壳结构ZnO/SnO2纳米粒子的合成：
A、ZnO纳米粒子内核的制备：
前驱体溶液1(第一前驱溶液)的制备：称取220mg(1mmol)的将Zn(OAc)2溶于10mL二甲基亚砜和8mL二甲氧基乙醇的混合溶剂中；
前驱体溶液2(第二前驱溶液)的制备：称取330mg(1.85mmol)的五水合四甲基氢氧化铵(TMAH)溶于3.3mL乙醇中；
将前驱体溶液1和前驱体溶液2分别置于0℃保温30min后，在剧烈搅拌下，将前驱体溶液1快速注入前驱体溶液2，反应体系保持0℃剧烈搅拌反应3h；
反应结束后向体系中加入两倍体积的乙酸乙酯沉淀、离心，提纯合成的ZnO纳米粒子，将提纯后的ZnO纳米粒子重新分散入20mL无水乙醇中，并加入0.2mL乙醇胺稳定剂，形成稳定的ZnO纳米粒子胶体溶液，该步反应合成的ZnO纳米粒子作为后续的核/壳结构ZnO/SnO2纳米粒子的内核；
B、核/壳结构ZnO/SnO2纳米粒子的合成：
前驱体溶液3：在无水无氧环境下将1.5mL四氯化锡缓慢滴入10mL二氯甲烷中，并不断搅拌配成透明均匀溶液。
搅拌状态下将20mL上述A步骤合成的ZnO纳米粒子内核胶体溶液缓慢加入前驱体溶液3中，待体系混合均匀后，将混合液倒入高压反应釜中(50mL)。然后将反应釜置于100℃的烘箱中，保温反应20小时后反应釜温度降至25℃，加入20mL乙酸乙酯，析出白色核/壳结构ZnO/SnO2纳米粒子沉淀，将混合物离心后将上清液倒掉，加入20mL无水乙醇重新分散白色沉淀，然后加入0.5mL乙醇胺，形成透明均匀的ZnO/SnO2纳米粒子胶体溶液；
二、QLED器件的制备：
以红光量子点器件为例，设计器件结构为ITO/PEDOT:PSS/TFB/RQD/(ZnO/SnO2)/Al，本发明设计合成核壳结构ZnO/SnO2纳米粒子作为发光器件，不限于红光量子点，适用于任何颜色量子点发光二极管，不限于量子点材料(CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPhI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、CsPhI3/ZnS，等量子点)；
器件制备过程如下：
1、用无水乙醇和去离子水，超声清洗ITO玻璃基片(衬底基板)各15min后烘干，再用紫外灯照射处理基片10min，提高ITO的表面功函数；
2、经过上述处理后，在基片ITO上旋涂沉积空穴注入层PEDOT:PSS，并通过加热120℃退火15min改善HI表面形态；
3、在HI层表面旋涂空穴传输层材料TFB，并在120℃下退火处理15min，去除溶剂；
4、在TFB膜层上旋涂沉积红色量子点层，并在100℃下退火处理15min，使其形成平坦的QD层；
5、通过溅射(sputter)镀膜设备，在QD层表面溅射5nm -10nm SnO2薄膜，填充量子点间的缝隙、缺陷，使量子点能够与电子传输材料能够紧密接触，并且使其表面平坦化；
6、在SnO2平坦化QD表面旋涂沉积电子传输材料核/壳结构ZnO/SnO2纳米粒子；
7、通过sputter镀膜设备，在ZnO/SnO2纳米粒子表面溅射5nm-10nm SnO2薄膜，填充ZnO/SnO2纳米粒子间的缝隙、缺陷，使其表面平坦化，方便后续蒸镀平坦均匀的电极薄膜；(该器件结构中，ZnO纳米粒子被SnO2材料充分包裹，最大程度的填充ZnO纳米粒子的表面缺陷，提高ZnO纳米粒子的稳定性，提高器件效率和寿命)；
8、在150℃下退火处理20min，改善界面环境，使薄层SnO2与核壳结构ZnO/SnO2的壳层SnO2形成统一晶相，界面接触更加致密，减少界面缺陷的产生。这也是在核/壳结构ZnO纳米粒子薄膜的两侧，用壳层材料制备薄膜的原因，同种材料在经过高温退火重结晶后，能够形成统一的晶相，界面缺陷更少，而非同种材料由于晶格失配，产生界面应力，增加界面缺陷；
9、真空蒸镀Al电极；
10、用玻璃盖板进行封装，完成器件的制备。
本发明实施例还提供另一种发光器件的制作方法，如下：
以红光多电子量子点器件为例，设计合成核壳结构ZnO/Al2O3纳米粒子作为电子传输材料(Al2O3材料的绝缘性能够显著降低ZnO的电子传输速率，有利于提高器件载流子的注入平衡，同时Al2O3材料能够填充ZnO纳米粒子的表面缺陷，提高ZnO的耐水氧性能，提高器件性能)，设计器件结构为ITO/PEDOT:PSS/TFB/RQD/Al2O3(ZnO/Al2O3)Al2O3/Al。
发光器件制备过程如下：
1、用无水乙醇和去离子水，超声清洗ITO玻璃基片各15min后烘干，再用紫外灯照射处理基片10min，提高ITO的表面功函数；
2、经过上述处理后，在基片ITO上旋涂沉积空穴注入层PEDOT:PSS，并通过加热120℃退火15min改善HI表面形态；
3、在空穴注入层(HI)层表面旋涂空穴传输层材料(材料具体可以为TFB)，并在120℃下退火处理15min，去除溶剂；
4、在空穴传输层上旋涂沉积红色量子点层，并在100℃下退火处理15min，使其形成平坦的QD层；
5、通过sputter镀膜设备，在QD层表面溅射5nm-10nm Al2O3薄膜，填充量子点间的缝隙、缺陷，使量子点能够与电子传输材料能够紧密接触，并且使其表面平坦化；
6、在Al2O3平坦化QD表面旋涂沉积电子传输材料核/壳结构ZnO/Al2O3纳米粒子，并在120℃下退火处理15min，去除溶剂和有机物；
7、通过sputter镀膜设备，在ZnO/Al2O3纳米粒子表面溅射5-10nm Al2O3薄膜，填充ZnO/Al2O3纳米粒子间的缝隙、缺陷，使其表面平坦化，方便后续蒸镀平坦均匀的电极薄膜；(该器件结构中，ZnO纳米粒子被Al2O3材料充分包裹，最大程度的填充ZnO纳米粒子的表面缺陷，提高ZnO纳米粒子的稳定性，提高器件效率和寿命)；
8、在150℃下退火处理20min，改善界面环境，使薄层Al2O3与核壳结构ZnO/Al2O3的壳层Al2O3形成统一晶相，界面接触更加致密，减少界面缺陷的产生。这也是在核/壳结构ZnO纳米粒子薄膜的两侧，用壳层材料制备薄膜的原因，同种材料在经过高温退火重结晶后，能够形成统一的晶相，界面缺陷更少，而非同种材料由于晶格失配，产生界面应力，增加界面缺陷；
9、真空蒸镀Al电极；
10、用玻璃盖板进行封装，完成器件的制备。
本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的发光器件，包括电子传输层，电子传输层的材料包括：内核，以及包裹内核的壳层，其中，壳层可以对内核进行封装，以隔绝外界水氧，可以提高内核的化学稳定性利，改善发光器件的不耐水氧性能，提高发光器件的寿命，而且，壳层可以钝化内核的表面缺陷，改善若将仅有内核的发光器件应用到发光器件时，内核表面的缺陷会淬灭发光器件中发光层发光的问题，同时，壳层可以降低电子由电子传输层迁移到发光层的能级势垒，更有利于电子的注入，可以使发光器件具有更低的启亮电压，以及具有更高的电流密度，使发光器件具有较佳的发光性能。而且，可以通过对内核和壳层的调控，实现对发光器件中载流子的平衡进行控制，当单位时间内到达发光层的电子数大于空穴数量，且单位时间到达发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，减小内核的粒径和/或增加壳层的厚度，以促进发光层中空穴、电子的平衡；当单位时间内到达发光层的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出预设阈值范围，增加内核的粒径和/或减小壳层的厚度，以促进发光层104中空穴、电子的平衡。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (23)

1.一种发光器件，其特征在于，包括：依次叠层设置的阳极、发光层、和阴极，以及位于所述发光层和所述阴极层之间使得单位时间到达所述发光层的电子数量和空穴数量之间的差值位于预设阈值范围内的电子传输层；
所述电子传输层的材料包括：内核，以及包裹所述内核的壳层，利用所述内核和所述壳层的导电性，调控单位时间内到达所述发光层的电子数量；
当单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量，且单位时间到达所述发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出所述预设阈值范围，减小所述内核的粒径和/或增加所述壳层的厚度，以使单位时间内到达所述发光层的电子数量和空穴数量之间的差值位于所述预设阈值范围内；
当单位时间内到达所述发光层的电子数小于空穴数量，且单位时间内到达所述发光层的电子数大于空穴数量之间的差值超出所述预设阈值范围，增加所述内核的粒径和/或减小所述壳层的厚度，以使单位时间内到达所述发光层的电子数量和空穴数量之间的差值位于所述预设阈值范围内。
2.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，至少在所述阴极层与所述壳层之间的间隙还填充有第一填充层，所述第一填充层的材料与所述壳层的材料相同；和/或，至少在所述壳层与所述发光层之间的间隙填充有第二填充层，所述第二填充层的材料与所述壳层的材料相同。
3.如权利要求2所述的发光器件，其特征在于，所述第一填充层的厚度大于或等于所述电子传输层的厚度；或，所述第二填充层的厚度大于或等于所述电子传输层的厚度。
4.如权利要求2所述的发光器件，其特征在于，所述第二填充层的厚度大于或等于所述发光层的厚度。
5.如权利要求2所述的发光器件，其特征在于，所述第一填充层为经过退火工艺处理的膜层，以与所述壳层的晶相相同；和/或，所述第二填充层为经过退火工艺处理的膜层，以与所述壳层的晶相相同。
6.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述壳层的材料为金属氧化物。
7.如权利要求5所述的发光器件，其特征在于，所述金属氧化物中，所述金属处于最高价态。
8.如权利要求5所述的发光器件，其特征在于，所述壳层的材料包括以下之一或组合：
SnO2；
Cu2O；
Fe2O3；
TiO2；
ZrO2；
CoO；
WO3；
In2O3；
Al2O3；
Fe3O4。
9.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述内核的材料包括以下之一或组合：ZnO、ZnMgO、ZnAlO、ZnLiO、ZnAgO。
10.如权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述壳层的厚度为0.1nm～100nm；所述内核为内核的粒径在0.1nm～100nm之间的纳米粒子。
11.如权利要求1-10任意一项所述的发光器件，其特征在于，所述壳层材料的电子传输速率小于所述内核材料的电子传输速率。
12.如权利要求1-10任意一项所述的发光器件，其特征在于，所述壳层的导带底能级深度大于所述内核的导带底能级深度；所述壳层的价带顶能级深度大于所述内核的价带顶能级深度。
13.如权利要求1-10任意一项所述的发光器件，其特征在于，所述壳层的带隙宽度与壳层的厚度负相关。
14.如权利要求1-10任意一项所述的发光器件，其特征在于，所述壳层的导带底能级深度与所述壳层的厚度负相关。
15.如权利要求1-10任意一项所述的发光器件，其特征在于，所述发光层为有机发光层；或者，所述发光层为量子点发光层。
16.如权利要求15所述的发光器件，其特征在于，当所述发光层为量子点发光层时，所述发光层包括多个具有不同粒径量子点的发光部，所述第二填充层包括多个与所述发光部对应的调控部，所述调控部的厚度与对应的量子点粒径呈正相关。
17.如权利要求1-10任意一项所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件还包括衬底基板，其中，所述阳极、所述发光层、所述电子传输层和所述阴极依次设置在所述衬底基板的一侧；或所述阴极、所述电子传输层、所述发光层和所述阳极依次设置在所述衬底基板的一侧。
18.如权利要求17所述的发光器件，其特征在于，所述阳极与所述发光层之间还设置有空穴注入层，所述空穴注入层与所述发光层之间还设置有空穴传输层。
19.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-18任一项所述的发光器件。
20.一种如权利要求1-18任一项所述的发光器件的制作方法，其特征在于，包括：
形成依次叠层设置的阳极、发光层、电子传输层和阴极；
其中，形成所述电子传输层包括：
形成含有内核粒子的第一溶液；
形成含有壳层所含元素的第二溶液；
向所述第一溶液中加入所述第二溶液，混合均匀并进行加热，形成含有包裹有所述壳层的所述内核。
21.如权利要求20所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述阴极层与所述电子传输层之间形成第一薄膜，所述第一薄膜的材料与所述壳层的材料相同。
22.如权利要求21所述的制作方法，其特征在于，所述制作方法还包括：
在所述电子传输层与所述发光层之间形成第二薄膜，所述第二薄膜的材料与所述壳层的材料相同。
23.如权利要求22所述的制作方法，其特征在于，在形成所述第二填充层之后，以及在形成所述阴极层之前，所述制作方法还包括：
对所述第一薄膜、所述电子传输层、所述第二薄膜进行退火工艺处理，以使所述第一薄膜转换为第一填充层，所述第二薄膜转换为第二填充层。
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