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含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管及其制备方法技术

技术编号:18447662 阅读:122 留言:0更新日期:2018-07-14 11:29
本发明专利技术涉及一种含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,包括衬底、空穴传输层、活性发光层、电子传输层、电极修饰层和电极,活性发光层的厚度为5‑100nm,活性发光层包括钙钛矿以及掺杂于其中的含亚乙氧基化合物;钙钛矿的分子式为MAPbX3、FAPbX3或CsPbX3,其中,X为Cl、Br和I中的一种或两种;含亚乙氧基化合物为12‑冠醚‑4、15‑冠醚‑5、苯并‑15‑冠醚‑5、18‑冠醚‑6等。本发明专利技术还提供了其制备方法:在衬底上形成空穴传输层或电子传输层;在空穴传输层或电子传输层上修饰含亚乙氧基化合物的钙钛矿前驱体溶液,形成活性发光层;在活性发光层上方依次形成电子传输层、阴极修饰层和阴极或在活性发光层上方依次形成空穴传输层、阳极修饰层和阳极;封装。

【技术实现步骤摘要】
含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管及其制备方法
本专利技术涉及光电器件
,尤其涉及一种含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管及其制备方法。
技术介绍
钙钛矿发光二极管(Perovskitelightemittingdiode,PeLED)是继有机发光二极管(Organiclightemittingdiode,OLED)和量子点发光二极管(Quantumdotlightemittingdiode,QLED)之后的新型功能器件。和后者相比,前者主要采用钙钛矿(ABX3)作为发光材料,其中A是一价阳离子(MA+、FA+等),B是二价阳离子(Pb+等),X是负一价的卤素阴离子(Cl-、Br-、I-)。除此之外,器件设计和工作原理与后者相似。相比于有机发光材料和量子点,钙钛矿材料具有更卓越的优点:色彩纯度更高(发光峰半峰高处宽度约20nm)、溶液加工过程更便捷、能带宽度(发光颜色)更加自由可调。鉴于其优异的性能,近年来钙钛矿发光二极管性能迅猛发展,被视为下一代发光二极管的有力竞争者之一。尽管钙钛矿作为发光材料本身具有异常卓越的性能,但目前为止,钙钛矿发光二极管器件的性能相比于有机发光二极管和量子点发光二极管还有一定的差距。除了设计更加合理的器件结构和选用更合适的电子空穴传输层之外,提高钙钛矿薄膜的质量对于提高钙钛矿发光二极管器件的性能尤为重要。由于卤化铯在常用钙钛矿前驱体溶剂(如二甲基亚砜、二甲基甲酰胺)中溶解度较低,卤甲胺溶剂在钙钛矿薄膜中容易挥发,所以钙钛矿薄膜的质量(连续性、均一度等)通常较差,存在很多孔洞。较差的薄膜质量,会导致在发光二极管工作过程中存在较大的漏电流,产生大量的焦耳热,进而导致发光二极管效率较低且衰减较快。除此之外,在传统的钙钛矿材料中,不论是有机无机杂化体系(MAPbBr3、FAPbBr3等)还是纯无机体系(CsPbBr3),其激子结合能都较低(约等于几十毫电子伏特)。而越高的激子结合能代表着越高的发光效率,进而使发光二极管的效率更高。
技术实现思路
为解决上述技术问题,本专利技术的目的是提供一种含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管及其制备方法,以提高钙钛矿薄膜质量,进而提高钙钛矿发光二极管发光效率。本专利技术的一种含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,包括衬底、空穴传输层、活性发光层、电子传输层、电极修饰层和电极,活性发光层的厚度为5-100nm,活性发光层包括钙钛矿以及掺杂于其中的含亚乙氧基化合物;钙钛矿的分子式为MAPbX3、FAPbX3或CsPbX3,其中,X为Cl、Br和I中的一种或两种;其中,MA指的是甲胺基,FA指的是甲脒基。含亚乙氧基化合物为12-冠醚-4、15-冠醚-5、苯并-15-冠醚-5、18-冠醚-6、甲基-18-冠醚-6、苯并-18-冠醚-6、四苯并-18-冠醚-6、二环己烷-18-冠醚-6、21-冠醚-7和二苯并-24-冠醚-8中的一种或几种。进一步地,钙钛矿为三维钙钛矿或二维钙钛矿。二维钙钛矿是在三维钙钛矿中添加长链铵盐(如苯乙胺)来实现的。优选地,活性发光层的厚度为30-40nm。进一步地,电极修饰层为阳极修饰层或阴极修饰层,电极为阳极或阴极。进一步地,钙钛矿发光二极管包括自下而上依次设置的阳极衬底、空穴传输层、活性发光层、电子传输层、阴极修饰层和阴极。进一步地,钙钛矿发光二极管包括自下而上依次设置的阴极衬底、电子传输层、活性发光层、空穴传输层、阳极修饰层和阳极电极。进一步地,衬底为锡掺杂的二氧化铟透明导电衬底(ITO)或氟掺杂的二氧化锡透明导电衬底(FTO)。进一步地,空穴传输层的厚度为10-100nm;空穴传输层为聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)、聚[(N,N’-(4-正丁基苯基)-N,N’-二苯基-1,4-苯二胺)-alt-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)](TFB)、聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物(TPD)、4-[1-[4-[二(4-甲基苯基)氨基]苯基]环己基]-N-(3-甲基苯基)-N-(4-甲基苯基)苯胺(TPAC)、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、氧化镍(NiO)和氧化钛(TiO)中的一种或几种。进一步地,电子传输层的厚度为10-100nm;电子传输层为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、[6.6]-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP)和4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(Bphen)中的一种或几种。进一步地,电极修饰层的厚度为0.1-5nm;电极修饰层为氟化锂(LiF)、8-羟基喹啉-锂(Liq)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、喹啉锂(C9H6LiNO)或碳酸铯(Cs2CO3)。优选地,电极修饰层的厚度为1nm。进一步地,电极的厚度为30-300nm;电极为铝、银或铜。优选地,电极的厚度为80-100nm。本专利技术还提供了一种上述含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管的制备方法,包括以下步骤:(1)在衬底上形成空穴传输层或电子传输层;(2)在空穴传输层或电子传输层上修饰含亚乙氧基化合物的钙钛矿前驱体溶液,形成活性发光层;(3)当在衬底上形成空穴传输层时,在活性发光层上方依次形成电子传输层、阴极修饰层和阴极;当在衬底上形成电子传输层时,在活性发光层上方依次形成空穴传输层、阳极修饰层和阳极;(4)封装后得到含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管。进一步地,在步骤(1)之前,还包括对衬底进行氧等离子体或臭氧处理的步骤。进一步地,在步骤(2)中,含亚乙氧基化合物的钙钛矿前驱体溶液中,钙钛矿前驱体的浓度为0.1-1mol/L,含亚乙氧基化合物的浓度为0.1-100mg/mL。优选地,含亚乙氧基化合物的浓度为1-50mg/ml。进一步地,在步骤(2)中,钙钛矿前驱体溶液所使用的溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺和丁内酯中的一种或几种。进一步地,采用旋涂、喷涂、刮涂、打印或真空热蒸镀方法形成阳极修饰层、阴极修饰层、活性发光层、电子传输层、阳极或阴极。进一步地,使用紫外固化胶进行封装,得到钙钛矿发光二极管。封装后可避免空气中的水或氧对器件的破坏。具体地,钙钛矿发光二极管的制备方法步骤如下:(1)在清洗干净并经氧等离子体或臭氧处理过的阳极衬底上利用旋涂、喷涂、刮涂、打印或真空热蒸镀等方法中的一种方法形成一层厚度均匀的空穴传输层;(2)将钙钛矿前驱体溶液通过旋涂、喷涂、刮涂或打印等方法修饰在空穴传输层上,形成一层致密的活性发光层;(3)利用旋涂、喷涂、刮涂、打印或真空热蒸镀方法在活性发光层上形成一层厚度均匀的电子传输层;(4)利用真空热蒸镀仪方法沉积阴极修饰层;(5)利用真空热蒸镀仪方法沉积阴极电极;(6)使用紫外固化胶进行封装,形成钙钛矿发光二极管。或步骤如下:(1)在清洗干净并经氧等离子体或臭氧处理过的阴极衬底上利用旋涂、喷涂、刮涂、打印或真空热蒸镀等方法中的一种方法形成一层厚度均匀的电子传输层;(2)将钙钛矿前驱体溶液通过旋涂、喷涂、刮涂或打印等方法修本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,其特征在于:包括衬底、空穴传输层、活性发光层、电子传输层、电极修饰层和电极,所述活性发光层的厚度为5‑100nm,所述活性发光层包括钙钛矿以及掺杂于其中的含亚乙氧基化合物;所述钙钛矿的分子式为MAPbX3、FAPbX3或CsPbX3,其中,X为Cl、Br和I中的一种或两种;所述含亚乙氧基化合物为12‑冠醚‑4、15‑冠醚‑5、苯并‑15‑冠醚‑5、18‑冠醚‑6、甲基‑18‑冠醚‑6、苯并‑18‑冠醚‑6、四苯并‑18‑冠醚‑6、二环己烷‑18‑冠醚‑6、21‑冠醚‑7和二苯并‑24‑冠醚‑8中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,其特征在于:包括衬底、空穴传输层、活性发光层、电子传输层、电极修饰层和电极,所述活性发光层的厚度为5-100nm,所述活性发光层包括钙钛矿以及掺杂于其中的含亚乙氧基化合物;所述钙钛矿的分子式为MAPbX3、FAPbX3或CsPbX3,其中,X为Cl、Br和I中的一种或两种;所述含亚乙氧基化合物为12-冠醚-4、15-冠醚-5、苯并-15-冠醚-5、18-冠醚-6、甲基-18-冠醚-6、苯并-18-冠醚-6、四苯并-18-冠醚-6、二环己烷-18-冠醚-6、21-冠醚-7和二苯并-24-冠醚-8中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,其特征在于:所述衬底为锡掺杂的二氧化铟透明导电衬底或氟掺杂的二氧化锡透明导电衬底。3.根据权利要求1所述的含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,其特征在于:所述空穴传输层的厚度为10-100nm;所述空穴传输层的材质为聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐、聚[(N,N’-(4-正丁基苯基)-N,N’-二苯基-1,4-苯二胺)-alt-(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)]、聚(9-乙烯基咔唑)、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物、4-[1-[4-[二(4-甲基苯基)氨基]苯基]环己基]-N-(3-甲基苯基)-N-(4-甲基苯基)苯胺、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、氧化镍和氧化钛中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的含亚乙氧基化合物的钙钛矿发光二极管,其特征在于:所述电子传输层的厚度为10-100nm;所述电子传输层的材质为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、[6.6]-苯基-C...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙宝全宋涛班沐阳
申请(专利权)人:苏州大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

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