本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，尤其涉及具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，量子點(diǎn)發(fā)光二極管（QLED）因具備高亮度、低功耗、廣色域、易加工等諸多優(yōu)點(diǎn)，在照明和顯示領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注與研究。另外在微電子技術(shù)的發(fā)展背景下，場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）是目前現(xiàn)代微電子學(xué)中應(yīng)用最廣泛的器件之一。結(jié)合發(fā)光器件和FET的技術(shù)，可考慮將QLED和FET集成為QLED-FET（QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管）發(fā)光器件，從而充分利用QLED的巨大應(yīng)用前景。

隨著小尺寸、被動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的日漸成熟，大尺寸、主動(dòng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)顯示成為研究主流，且大尺寸顯示需要TFT驅(qū)動(dòng)技術(shù)，因此QLED-FET集成發(fā)光器件需要將發(fā)光單元集成于Si基等非透明襯底的，一方面利用Si基襯底與電路更好的集成效果，另一方面可通過(guò)制備頂發(fā)射器件解決傳統(tǒng)底發(fā)射器件難與TFT相結(jié)合的問(wèn)題。但對(duì)于頂發(fā)射發(fā)光器件，其發(fā)光效率不高，且發(fā)光單色性不佳。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制備方法，旨在解決現(xiàn)有的頂發(fā)射發(fā)光器件發(fā)光效率不高、發(fā)光單色性不佳等問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，依次包括：襯底、第一電極、絕緣層、第二電極、功能層、第三電極，所述第一電極為反射電極，所述第二電極為透明電極，所述第三電極為半反射電極。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述功能層依次包括：空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述功能層依次包括：電子注入層、電子傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、空穴傳輸層。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述絕緣層為PMMA或PI。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述絕緣層的厚度為10~300nm。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述第三電極為雙層結(jié)構(gòu)。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述第三電極的第一層為Al，第二層為Ag。

所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所述第一電極為Al電極或Ag電極。

一種具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，依次包括：第一電極、反射層、絕緣層、第二電極、功能層、第三電極，所述第二電極為透明電極，所述第三電極為半反射電極。

一種如上所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其中，包括步驟：

A、在襯底上沉積第一電極，所述第一電極為反射電極；

B、在第一電極上旋涂一層絕緣層；

C、在絕緣層上制備第二電極，所述第二電極為透明電極；

D、在第二電極上制作功能層；

E、在功能層上制作第三電極，所述第三電極為半反射電極。

有益效果：本發(fā)明對(duì)頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管電極進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化，通過(guò)襯底的反射電極，及頂部的半反射電極，使得該頂發(fā)射器件形成光學(xué)微腔。利用光的干涉作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的選擇性，增強(qiáng)了出射光波長(zhǎng)的單色性和垂直方向發(fā)光效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法較佳實(shí)施例的流程圖。

圖3為本發(fā)明具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請(qǐng)參閱圖1，圖1為本發(fā)明一種具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，依次包括：襯底10、第一電極11、絕緣層12、第二電極13、功能層14、第三電極15，所述第一電極11為反射電極，所述第二電極13為透明電極，所述第三電極15為半反射電極。

本發(fā)明的頂發(fā)射量子點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，在底部制作反射電極（即不透明電極）和在頂部制作半反射電極（即半透明電極），使整個(gè)器件內(nèi)形成了光學(xué)微腔；另外，可通過(guò)控制調(diào)節(jié)微腔長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)微腔干涉效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光源出射光的選擇和加強(qiáng)，提高器件發(fā)光單色性。而微腔長(zhǎng)度通過(guò)改變絕緣層厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，本發(fā)明不采用ITO和電荷傳輸層來(lái)作為微腔調(diào)節(jié)層，可避免采用ITO作為微腔調(diào)節(jié)層帶來(lái)的工藝復(fù)雜性及通過(guò)調(diào)節(jié)電荷傳輸層作為微腔調(diào)節(jié)層帶來(lái)對(duì)器件性能的影響等缺點(diǎn)。

具體來(lái)說(shuō)，形成光學(xué)微腔的方式主要是需要一個(gè)全反射層（即底部的反射電極）和半反射層（即頂部的半反射電極），從而組成諧振腔（即光學(xué)微腔）。在本發(fā)明的器件中，光學(xué)微腔的形成來(lái)自于第一電極11（即FET柵極）和第三電極15（作為FET漏極和QLED陽(yáng)極），其中的第一電極11具有較強(qiáng)的光反射作用，第三電極15具備對(duì)器件內(nèi)部光的半反射半透射作用，故第一電極11和第三電極15的存在可形成諧振腔，由于光的干涉作用，光源產(chǎn)生的出射光會(huì)得到選擇、加強(qiáng)和窄化。其原理在于光的干涉作用會(huì)對(duì)某一波長(zhǎng)的光進(jìn)行加強(qiáng)并相對(duì)減弱其他波長(zhǎng)的光，使得出射光單色性高、強(qiáng)度高。

光學(xué)微腔的調(diào)節(jié)依據(jù)來(lái)源于法布里-珀羅(Fabry-Perot)諧振方程，

，

器件發(fā)光波長(zhǎng)λ與微腔長(zhǎng)度L呈現(xiàn)一定的正比關(guān)系。因此通過(guò)對(duì)微腔長(zhǎng)度的調(diào)制可以實(shí)際上保證出射光的單色性和強(qiáng)度，達(dá)到可控目的。微腔長(zhǎng)度為頂電極（第三電極15）與底電極（第一電極11）之間長(zhǎng)度，因此可通過(guò)中間層的厚度增加來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目的，本發(fā)明選用FET中介質(zhì)層（即絕緣層12）的厚度來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一方面避免QLED發(fā)光單元厚度變化對(duì)器件影響，一方面成本較低，方法簡(jiǎn)便，簡(jiǎn)單可靠。相對(duì)于通過(guò)控制ITO厚度的方法，本發(fā)明避免了較厚的ITO在成本及工藝等方面更高的要求。

本發(fā)明中，所述襯底10優(yōu)選為硅基襯底。在硅基襯底上形成“電容單元”，其中的電容單元包括第一電極11和絕緣層12，其中的絕緣層12作為微腔長(zhǎng)度調(diào)節(jié)層，即通過(guò)不同的絕緣層12厚度可以調(diào)節(jié)整個(gè)器件從反射電極（第一電極11）到半反射電極（第三電極15）之間的（微腔）長(zhǎng)度，即不同的發(fā)光波長(zhǎng)λ對(duì)應(yīng)所需調(diào)節(jié)的絕緣層12厚度，優(yōu)選的，所述絕緣層12厚度為10~300nm。電容單元上為“發(fā)光單元”QLED。電容單元即為晶體管，控制QLED的發(fā)光。

所述第一電極11優(yōu)選為Al電極或Ag電極，其光反射效果較好，厚度優(yōu)選1-100 nm，所述第一電極作為FET柵極，同時(shí)作為FET陽(yáng)極或FET陰極。

所述的絕緣層12優(yōu)選為PMMA或PI。

所述第二電極13優(yōu)選為ITO或者IZO，第二電極13為透明電極，如通過(guò)濺射方式在絕緣層上沉積一層ITO層作為FET源極，并作為FET陰極或FET陽(yáng)極，另外所述第二電極13還作為QLED陽(yáng)極或QLED陰極。

根據(jù)QLED的結(jié)構(gòu)不同，例如所述功能層14依次包括：空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層?；蛘?，所述功能層14依次包括：電子注入層、電子傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、空穴傳輸層，另外，還可根據(jù)需要增加空穴注入層，那么所述功能層14依次包括：空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層?；蛘?，所述功能層14依次包括：電子注入層、電子傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層。

其中，所述空穴傳輸層的厚度為1-100nm，優(yōu)選為40-50nm，所述空穴傳輸層的材料可以為但不限于poly-TPD、TFB等有機(jī)傳輸材料，或NiO、MoO₃等無(wú)機(jī)傳輸材料或其復(fù)合物。量子點(diǎn)發(fā)光層的厚度為優(yōu)選10-100nm。電子傳輸層優(yōu)選具有高的電子傳輸性能的n型氧化鋅，其較佳的厚度為30-60nm，電子注入層材料可以選擇CsF，LiF或CsCO₃等化合物。所述空穴注入層的材料可以但不限于PEDOT:PSS。

所述的第三電極15優(yōu)選為雙層結(jié)構(gòu)，更優(yōu)選的，在雙層結(jié)構(gòu)的第三電極15中，第一層為Al，第二層為Ag。其中的Al厚度為10nm，其中的Ag厚度為2nm。所述第三電極15作為FET漏極，并作為QLED陰極或QLED陽(yáng)極?？偟膩?lái)說(shuō)，當(dāng)?shù)谝浑姌O11作為FET陰極時(shí)，那么第二電極13作為FET陽(yáng)極，同時(shí)第二電極13還作為QLED陽(yáng)極，第三電極15作為QLED陰極。當(dāng)?shù)谝浑姌O11作為FET陽(yáng)極時(shí)，那么第二電極13作為FET陰極，同時(shí)第二電極13還作為QLED陰極，第三電極15作為QLED陽(yáng)極。

另外，本發(fā)明中的襯底可以為P型或N型摻雜襯底，這樣襯底可以作為正極或負(fù)極，即襯底作為第一電極，同時(shí)在襯底上制作反射層，同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的微腔效應(yīng)。也就是說(shuō)，本發(fā)明具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其依次包括：第一電極、反射層、絕緣層、第二電極、功能層、第三電極，所述第二電極為透明電極，所述第三電極為半反射電極。

本發(fā)明還提供一種如上所述的具有微腔結(jié)構(gòu)的頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法較佳實(shí)施例，如圖2所示，其包括步驟：

S1、在襯底上沉積第一電極，所述第一電極為反射電極；

S2、在第一電極上旋涂一層絕緣層；

S3、在絕緣層上制備第二電極，所述第二電極為透明電極；

S4、在第二電極上制作功能層；

S5、在功能層上制作第三電極，所述第三電極為半反射電極

在上述步驟S1中，首先在襯底10上通過(guò)蒸鍍方式沉積第一電極11作為FET柵極，同時(shí)作為FET陽(yáng)極或FET陰極，其中的第一電極11選擇效果較好的反射材料，例如Ag或Al。

在所述步驟S2中，在第一電極11上旋涂一層絕緣層12，絕緣層12同時(shí)作為器件微腔長(zhǎng)度調(diào)節(jié)層，絕緣層12厚度取決于所采用量子點(diǎn)發(fā)光層的發(fā)光波長(zhǎng)。絕緣層12為透明介電材料。絕緣層12可選擇如PMMA或聚酰亞胺（PI）材料。

在所述步驟S3中，在絕緣層12上制備第二電極13，第二電極13為透明電極，如通過(guò)濺射方式在絕緣層12上沉積一層ITO或者IZO層作為FET源極，并作為FET陰極或FET陽(yáng)極，并作為QLED陽(yáng)極或QLED陰極。

在所述步驟S4中，在所述第二電極13上制作功能層14，根據(jù)QLED的結(jié)構(gòu)不同，例如所述功能層14依次包括：空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層?；蛘?，所述功能層14依次包括：電子注入層、電子傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、空穴傳輸層。另外，還可根據(jù)需要增加空穴注入層，那么所述功能層14依次包括：空穴注入層、空穴傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、電子傳輸層、電子注入層。或者，所述功能層14依次包括：電子注入層、電子傳輸層、量子點(diǎn)發(fā)光層、空穴傳輸層、空穴注入層。

在所述步驟S5中，通過(guò)蒸鍍方式沉積雙層結(jié)構(gòu)的頂電極15。頂電極

15為半反射電極，作為FET漏極，并作為QLED器件陰極或QLED陽(yáng)極。

實(shí)施例1

如圖3所示，硅基襯底20可采用標(biāo)準(zhǔn)Shiraki方法清洗，采用有機(jī)溶劑環(huán)境超聲、多步強(qiáng)酸處理等以除去表面氧化層及有機(jī)雜質(zhì)和金屬元素雜質(zhì)。在硅基襯底20上通過(guò)蒸鍍方式沉積第一電極21作為FET柵極，并作為FET陰極，第一電極21選擇良好的光反射材料，如Ag或Al等，厚度優(yōu)選1-100 nm，例如20nm。

在第一電極21上旋涂一層絕緣層22，絕緣層22同時(shí)作為器件微腔長(zhǎng)度調(diào)節(jié)層，絕緣層22厚度取決于所采用量子點(diǎn)發(fā)光層的發(fā)光波長(zhǎng)。絕緣層22為透明介電材料。絕緣層22可選擇PMMA或聚酰亞胺（PI）材料，例如選擇PI材料時(shí)，可將PI和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）按體積比為1﹕1配比稀釋后旋涂在第一電極21上。然后在紅外箱中干燥5分鐘，再在氬氣氛圍以及220℃條件下退火處理3小時(shí)。

在絕緣層22上制備第二電極23，第二電極23為透明電極，如通過(guò)濺射方式在絕緣層22上沉積一層ITO層作為第二電極23，所述第二電極23為FET源極，并作為FET陽(yáng)極，同時(shí)作為QLED器件陽(yáng)極。

在第二電極23上沉積一層空穴傳輸層24，此空穴傳輸層的厚度為1-100nm，優(yōu)選40-50nm，如45nm，然后進(jìn)行退火處理。

將量子點(diǎn)發(fā)光層25沉積在空穴傳輸層24表面，量子點(diǎn)發(fā)光層25厚度為10-100nm，如50nm。這一步的沉積完成后，放置在80℃的加熱臺(tái)上加熱10分鐘，除去殘留的溶劑。

在量子點(diǎn)發(fā)光層25依次旋涂電子傳輸層和電子注入層（二者合并標(biāo)記為26），其中電子傳輸層優(yōu)選具有高的電子傳輸性能的n型氧化鋅，其較佳的厚度為30-60nm，如40nm，電子注入層材料可以選擇CsF，LiF或CsCO₃等化合物，或者其它電解質(zhì)型電子傳輸層材料等。

最后在制作第三電極27（即頂電極），第三電極27為半反射電極，第三電極27作為FET漏極，并作為QLED陰極，如通過(guò)蒸鍍方式沉積雙層結(jié)構(gòu)為Al（10 nm）/Ag（2 nm）的透明電極作為第三電極。

實(shí)施例2

如圖4所示，硅基襯底30可采用標(biāo)準(zhǔn)Shiraki方法清洗，采用有機(jī)溶劑環(huán)境超聲、多步強(qiáng)酸處理等以除去表面氧化層及有機(jī)雜質(zhì)和金屬元素雜質(zhì)。在硅基襯底30上通過(guò)蒸鍍方式沉積第一電極31作為FET柵極，并作為FET陽(yáng)極，第一電極31選擇良好的光反射材料，如Ag或Al等，厚度優(yōu)選1-100 nm。

在第一電極31上旋涂一層絕緣層32，絕緣層32同時(shí)作為器件微腔長(zhǎng)度調(diào)節(jié)層，絕緣層32厚度取決于所采用量子點(diǎn)發(fā)光層的發(fā)光波長(zhǎng)。絕緣層32為透明介電材料。絕緣層32可選擇PMMA或聚酰亞胺（PI）材料，例如選擇PI材料時(shí)，可將PI和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）按體積比為1﹕1配比稀釋后旋涂在第一電極31上。然后在紅外箱中干燥5分鐘，再在氬氣氛圍以及220℃條件下退火處理3小時(shí)。

在絕緣層32上制備第二電極33，第二電極33為透明電極，如通過(guò)濺射方式在絕緣層32上沉積一層ITO層作為第二電極33，所述第二電極33為FET源極，并作為FET陰極，同時(shí)作為QLED器件陰極。

在第二電極33上依次旋涂電子注入層和電子傳輸層（合并標(biāo)記為34），其中電子傳輸層優(yōu)選具有高的電子傳輸性能的n型氧化鋅，其較佳的厚度為30-60nm，如45nm，電子注入層材料可以選擇CsF，LiF或CsCO₃等化合物，或者其它電解質(zhì)型電子傳輸層材料等。

再沉積一層量子點(diǎn)發(fā)光層35，量子點(diǎn)發(fā)光層35厚度為10-100nm，如50nm。這一步的沉積完成后，放置在80℃的加熱臺(tái)上加熱10分鐘，除去殘留的溶劑。

在量子點(diǎn)發(fā)光層35表面沉積一層空穴傳輸層36，此空穴傳輸層的厚度為1-100nm，優(yōu)選40-50nm，如45nm，然后進(jìn)行退火處理。

最后在制作第三電極37（即頂電極），第三電極37為半反射電極，第三電極37作為FET漏極，并作為QLED陽(yáng)極，如通過(guò)蒸鍍方式沉積雙層結(jié)構(gòu)為Al（10 nm）/Ag（2 nm）的透明電極作為第三電極。

綜上所述，本發(fā)明對(duì)頂發(fā)射QLED場(chǎng)效應(yīng)晶體管電極進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化，在器件中形成光學(xué)微腔。利用光的干涉作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的選擇性，增強(qiáng)了光學(xué)微腔腔長(zhǎng)對(duì)應(yīng)出射光波長(zhǎng)的單色性和垂直方向發(fā)光效率。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。