一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、电子阻挡层或空穴阻挡层、钙钛矿吸光层、空穴阻挡层或电子阻挡层以及金属导电层，钙钛矿吸光层包括卤化铅络合物，卤化铅络合物是将无水卤化铅粉末与二甲基亚矾溶剂、或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液相混合，使得PbX2粉末完全溶解于二甲基亚矾溶剂、或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液中，再加入氯苯溶剂搅拌混合后静置，并经过过滤后得到的析出物。本实用新型专利技术降低了CH3NH3PbX3‑nYn晶体转化条件，减少PbX2杂质残留，提高薄膜的平整度，提高钙钛矿层薄膜的发光效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于发光二极管（LED）应用
，特别涉及一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管。
技术介绍
基于钙钛矿材料的发光二极管是一种使用诸如(CH3NH3PbX3-nYn)形式的化合物作为吸光材料的发光二极管，其中X、Y=Cl、Br、I等。发光二极管的基本结构如图1所示，从下往上依次分为透明基底层、透明导电电极、空穴/电子阻挡层、钙钛矿吸光层、电子/空穴阻挡层、金属电极。其中研发重点关注的是钙钛矿吸光层。现有的形成钙钛矿吸光层的主要方法首先将无水溴化铅粉末（PbBr2）直接溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF），加热溶液，此后将溶解好的溶液旋涂在玻璃基底表面，形成一层PbBr2薄膜， 加热这层薄膜使得溶剂完全挥发； 然后将载有PbBr2薄膜的玻璃基底在甲基溴化铵（MABr）的异丙醇（IPA）溶液中浸泡30秒左右之后取出、旋转甩干、再滴一定量的异丙醇，甩干；或者直接在PbBr2上面旋涂MABr溶液。此后，把薄膜连同玻璃基底转移到加热台上，70~100摄氏度加热10~120分钟。在这个过程中MABr将与PbBr2反应，转化成大小不一的(CH3NH3)PbBr3晶体。PbI2单体不易于MAI完全反应，反应不完全，因此当形成了(CH3NH3)PbI3晶体后，仍旧会有少量的PbI2杂质残留在薄膜中，影响薄膜性质稳定。此外，由于PbBr2厚度较薄（一般小于20 纳米），因此当形成了(CH3NH3)PbBr3晶体后，存在无法完全覆盖的问题，造成上下两层阻挡层直接接触，形成电分流通路，影响薄膜电学性质稳定，降低了发光效率。此外，晶体大小不一，覆盖不完整还影响了薄膜的平整度，造成薄膜的厚度不一，平整度差。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，公开了一种钙钛矿吸光层材料的合成技术，提高薄膜的覆盖率和平整度，从而极大地提高钙钛矿吸光层薄膜的光能吸收效率。本技术是这样实现的，提供一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，钙钛矿层发光二极管由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、电子阻挡层或空穴阻挡层、钙钛矿吸光层、空穴阻挡层或电子阻挡层以及金属导电层，钙钛矿吸光层包括卤化铅络合物，钙钛矿吸光层沉积在电子阻挡层或空穴阻挡层上形成半导体吸光层。进一步地，透明基底层的材料包括玻璃基底和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底中的至少一种。进一步地，透明导电电极沉积在透明基底层上，透明导电电极的材料包括掺铟氧化锡（ITO）、掺氟氧化锡（FTO）和石墨烯中的至少一种。进一步地，电子阻挡层或空穴阻挡层沉积在透明导电电极上，电子阻挡层或空穴阻挡层的材料包括石墨烯、聚(9,9-二辛基芴)（F8）、PEDOT:PSS、PTAA、CuSCN、CuI、MoOx、V2O5、NiO、spiro-OMeTAD、PEIE、PEI、ZnO、TiO2、PCBM中的至少一种。进一步地，空穴阻挡层或电子阻挡层沉积在钙钛矿吸光层上，空穴阻挡层或电子阻挡层的材料包括石墨烯、聚(9,9-二辛基芴)（F8）、PEDOT:PSS、PTAA、CuSCN、CuI、MoOx、V2O5、NiO、spiro-OMeTAD、PEIE、PEI、ZnO、TiO2、PCBM中的至少一种。进一步地，金属导电层沉积在空穴阻挡层或电子阻挡层形成金属电极。与现有技术相比，本技术的络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，具有以下特点：1、在钙钛矿吸光层，由卤化铅络合物形成的薄膜可以直接与MABr反应，不需要进行加热处理，常温下就可以生成钙钛矿薄膜，节能、简化流程；2、卤化铅完全转化成卤化铅络合物，节约原材料；3、形成的卤化铅络合物薄膜更为平整，提升卤化铅络合物薄膜的品质，薄膜的内部缺陷更少，薄膜内载流子寿命提高10倍，而且，薄膜内部非辐射性复合明显减少，满足制作LED器件的需求；4、向CH3NH3PbX3-nYn化合物转化的窗口条件（包括退火温度，退火时间以及MABr浓度等）更宽，可以在40~100摄氏度，10分钟~20个小时，MABr浓度40~50mg mL-1的窗口范围内选择，性能波动小，且均能保持高效率；相比
技术介绍
里薄膜处理的条件苛刻、窗口小的问题，适应性更强；5、利用卤化铅络合物制成的钙钛矿层发光二极管发光效率更高，稳定性更好。附图说明图1为现有技术中钙钛矿吸光层发光二极管的内部结构示意图；图2为经本技术的卤化铅络合物（即PbBr2(DMSO)或PbBr2(DMF)）转化得到的CH3NH3PbI3薄膜和经传统的PbBr2单体转化得到的CH3NH3PbBr3薄膜，再经历五种不同的退伙条件后最终得到的薄膜进行XRD测试的结果比较示意图；图3为经本技术的卤化铅络合物（即PbBr2(DMSO)或PbBr2(DMF)）转化得到的CH3NH3PbBr3薄膜和经传统的PbBr2单体转化得到的CH3NH3PbBr3薄膜进行瞬时光致发光测量得到的光致发光响应曲线示意图；图4为图2的薄膜进行稳态光致发光测量得到的薄膜发光强度曲线示意图；图5为经本技术的卤化铅络合物（PbBr2(DMSO)或PbBr2(DMF）转化得到的CH3NH3PbBr3薄膜和经传统的PbI2单体转化得到的CH3NH3PbBr3薄膜的表面SEM图像之间的比较。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，本技术的一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，钙钛矿层发光二极管由表层向里层依次包括透明基底层1、透明导电电极2、电子阻挡层（或空穴阻挡层）3、钙钛矿吸光层4、空穴阻挡层（或电子阻挡层）5以及金属导电层6。钙钛矿吸光层4包括卤化铅络合物。卤化铅络合物是将无水卤化铅粉末（化学通式PbX2，X是 Cl、I、Br三种元素中的任意一种）与二甲基亚矾溶剂、或N,N-二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液相混合，使得PbX2粉末完全溶解于二甲基亚矾溶剂、或N,N-二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液中，再加入氯苯溶剂搅拌混合后静置，并经过过滤后得到的析出物。透明基底层1的材料包括但不限于玻璃基底和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底中的至少一种。透明导电电极2沉积在透明基底层1上，透明导电电极2的材料包括但不限于掺铟氧化锡（ITO）、掺氟氧化锡（FTO）和石墨烯中的至少一种。电子阻挡层（或空穴阻挡层）3沉积在透明导电电极2上，电子阻挡层（或空穴阻挡层）3的材料包括但不限于石墨烯、聚(9,9-二辛基芴)（F8）、PEDOT:PSS、PTAA、CuSCN、CuI、MoOx、V2O5、NiO、spiro-OMeTAD、PEIE、PEI、ZnO、TiO2、PCBM中的至少一种；其沉积方法包括但不限于真空蒸发法、电子束蒸发法、磁控溅射法、原子层沉积法、光刻法、化学气相沉积法、丝网印刷法、水热法、电化学沉积法、旋涂(spin-coating)、刀片刮涂(blade-coating)、棒式涂布(bar coating)、夹缝式挤压型涂布(slot-die coating)、喷涂(spray本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，所述钙钛矿层发光二极管由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、电子阻挡层或空穴阻挡层、钙钛矿吸光层、空穴阻挡层或电子阻挡层以及金属导电层，其特征在于，所述钙钛矿吸光层包括卤化铅络合物，所述钙钛矿吸光层沉积在电子阻挡层或空穴阻挡层上形成二极管发光层。

【技术特征摘要】
1.一种络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，所述钙钛矿层发光二极管由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、电子阻挡层或空穴阻挡层、钙钛矿吸光层、空穴阻挡层或电子阻挡层以及金属导电层，其特征在于，所述钙钛矿吸光层包括卤化铅络合物，所述钙钛矿吸光层沉积在电子阻挡层或空穴阻挡层上形成二极管发光层。2.如权利要求1所述的络合物为前驱体的钙钛矿层发光二极管，其特征在于，所述透明基底层的材料包括玻璃基底和聚对苯二甲酸乙二醇酯基底中的至少一种。3.如权利要求1所述的络合物为前驱体的钙钛矿层发光...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚冀众，颜步一，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33