一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及制备方法技术

一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及其制备方法，属于照明技术领域。本发明专利技术所述的一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，采用Ag替代ITO作为阴极，依次由衬底、Ag阴极层、ZnO量子点/聚乙烯亚胺双层电子传输层、CsPbI3钙钛矿量子点发光层、“4,4,4”‑三(咔唑‑9‑基)三苯胺空穴传输层、MoO3/Au/MoO3阳极层组成。本发明专利技术将Ag作为阴极，并选取MoO3/Au/MoO3作为阳极保证良好的透明性与导电性，实现银离子自发掺杂到钙钛矿量子点薄膜中，有效钝化钙钛矿量子点表面缺陷，进而提高钙钛矿量子点LED的性能，明显改善钙钛矿量子点及钙钛矿量子点LED的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及制备方法
本专利技术属于照明
，具体涉及一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及其制备方法。
技术介绍
LED作为高效固态发光光源，以其节能环保、安全高效、体积小、寿命长、色彩丰富等优点，广泛应用于通信、照明等众多领域中。钙钛矿量子点具有光致发光量子产率高、发射光谱半峰宽较窄、色域宽等优点，因此在LED等光电器件领域具有良好的的应用前景。然而，由于钙钛矿量子点表面存在缺陷，导致其外部量子效率低，稳定性较差，虽可通过用其他材料包覆钙钛矿量子点、控制表面配体浓度等处理方法改善钙钛矿量子点电致发光LED的性能，但会引起荧光量子产率及稳定性的降低。因此，为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，采用Ag替代ITO作为阴极，同时采用透明MoO3/Au/MoO3(MAM)三层结构来优化阳极侧，实现了在钙钛矿量子点发光层中自发掺杂Ag离子，使钙钛矿量子点LED的外部量子效率大幅提高，并且提高了非封装器件在氮气中的稳定性。经查找，目前已有金属离子、稀土离子等掺杂的方法改善钙钛矿的稳定性、荧光量子效率和钙钛矿LED的外部量子效率，但仍未达到较高水平。而这种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED未见公开报道。
技术实现思路
为了解决现有技术中钙钛矿量子点LED的外部量子效率低且稳定性差的问题，本专利技术提出了一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及其制备方法，可以有效地提高LED外部量子效率及稳定性。本专利技术所述的一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，采用Ag替代ITO作为阴极。如图1所示，依次由衬底、Ag阴极层(厚度范围80～200nm)、ZnO量子点/聚乙烯亚胺(polyethyleneimine，PEI)双层电子传输层(厚度范围40～60nm)，CsPbI3钙钛矿量子点发光层(厚度范围30～70nm)，“4,4,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)空穴传输层(厚度范围5～55nm)，MoO3/Au/MoO3阳极层(总厚度为16～24nm，其中MoO3厚度范围2～4nm，Au厚度范围12～16nm)组成。本专利技术所述的一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED的制备方法，其步骤如下：(1)制备CsPbI3钙钛矿量子点；(2)制备ZnO量子点；(3)通过热蒸发在衬底(硅片、玻璃等)上沉积Ag膜作为阴极层；(4)将ZnO量子点溶液在Ag膜上自旋包覆，再在空气中退火，在衬底上得到ZnO膜；然后将衬底转移到填充氮气的手套箱中，将PEI的2-甲氧基乙醇溶液旋涂到ZnO膜上并在空气中退火，得到ZnO量子点/PEI双层电子传输层；(5)在ZnO量子点/PEI双层电子传输层上，将CsPbI3钙钛矿量子点溶液自旋浇铸得到发光层；(6)在真空沉积室中通过热蒸发，在发光层上依次沉积作为空穴传输层的TCTA和作为阳极的MoO3/Au/MoO3膜，从而得到自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED。本专利技术将Ag作为阴极，并选取MoO3/Au/MoO3作为阳极保证良好的透明性与导电性，实现银离子自发掺杂到钙钛矿量子点薄膜中，有效钝化钙钛矿量子点表面缺陷，进而提高钙钛矿量子点LED的性能，明显改善钙钛矿量子点及钙钛矿量子点LED的稳定性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，将Ag作为阴极，实现Ag离子自发掺杂至钙钛矿量子点，使其稳定性得到明显改善；2、本专利技术自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及制备方法中，Ag离子钝化CsPbI3量子点表面，使其荧光量子产率增强；3、本专利技术自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED及制备方法，选择Ag作为阴极来降低电子注入势垒，三层MoO3/Au/MoO3结构作为阳极，保证了较高的透明性和良好的导电性，使其钙钛矿量子点LED的外部量子效率及稳定性得到明显提高。附图说明图1：本专利技术Ag掺杂与钝化的CsPbI3钙钛矿量子点LED的结构图；依次由硅片衬底、Ag阴极层、ZnO量子点/PEI双层电子传输层、钙钛矿量子点发光层、“4,4,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)空穴传输层、MoO3/Au/MoO3阳极层组成；图2：本专利技术中CsPbI3量子点的吸收和光致发光光谱，图中吸收峰和光致发光峰分别位于677nm和690nm。在365nm光源激发下，量子点溶液呈亮红色发射(荧光量子产率>60％)，色纯度高(半峰宽36nm)。图3：本专利技术Ag掺杂与钝化的CsPbI3钙钛矿量子点LED的能级图；由于具有高电子迁移率，优异的光学透明性和深度价带最大值(-7.2eV)，选择宽带隙的ZnO膜作为电子传输层。由于TCTA薄膜具有合适的最高占据分子轨道(-5.7eV)和低电子亲和力(-2.3eV)，所以选择TCTA薄膜作为空穴传输层。夹在CsPbI3发光层周围的ZnO层和TCTA层的组合限制注入的电荷载体，使辐射重组更为有效。PEI夹层不仅降低了阴极触点的功函数，而且还保持了CsPbI3量子点发光层的电中性，并保持其优异的发射性能；图4：ITO/ZnO/PEI/CsPbI3和Ag/ZnO/PEI/CsPbI3薄膜(a)Pb4f、(b)I3d和(c)Ag三维元素的X射线光电子能谱及(d)Ag/ZnO/PEI/CsPbI3和ITO/ZnO/PEI/CsPbI3薄膜的X射线衍射谱；图5：本专利技术氮气中以Ag为阴极的钙钛矿量子点LED和以ITO为阴极的钙钛矿量子点LED电致发光强度的变化示意图；图6：本专利技术中Ag/CsPbI3、Ag/ZnO/PEI/CsPbI3和ITO/ZnO/PEI/CsPbI3薄膜的光致发光衰变曲线；图7：本专利技术中Ag为阴极的钙钛矿量子点LED和以ITO为阴极的钙钛矿量子点LED的荧光量子产率以及在空气中存储2天荧光量子产率的变化曲线；图8：本专利技术中以Ag为阴极的钙钛矿量子点LED和以ITO为阴极的钙钛矿量子点LED的电流密度、亮度以及外部量子效率曲线；图9：本专利技术中Ag为阴极的钙钛矿量子点LED和以ITO为阴极的钙钛矿量子点LED的外部量子效率与电流密度的关系曲线。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术所述的自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED实施过程及测试结果，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1本专利技术采用Ag作为阴极，ZnO量子点/PEI双层作为电子传输层，以CsPbI3钙钛矿量子点薄膜为发光层，TCTA薄膜为空穴传输层，MoO3/Au/MoO3为阳极，制备LED。1、基于自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED的制备材料：油酸(OA)，1-十八烯(ODE)，油胺(OLA)，Cs2CO3，PbI2，醋酸锌，乙醇，氢氧化钠，己烷，无水甲醇，乙酸乙酯，戊烷和甲基-戊醇(1)制备CsPbI3钙钛矿量子点。将Cs2CO3(0.814g)、OA(2.5mL)和ODE(30.0mL)混合装入100mL三口瓶1中，在真空条件下，将溶液在120℃真空干燥1h，再在氮气气氛下加热至150℃，直至澄清，得到油酸铯溶液。将10.0mLODE和0.168gPbI2装于50mL三口瓶2中，在120℃真空条件下进行脱气干燥1h；再在此温度下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，其特征在于：依次由衬底、Ag阴极层、ZnO量子点/聚乙烯亚胺双层电子传输层、CsPbI3钙钛矿量子点发光层、“4,4,4”‑三(咔唑‑9‑基)三苯胺空穴传输层、MoO3/Au/MoO3阳极层组成。

【技术特征摘要】
1.一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，其特征在于：依次由衬底、Ag阴极层、ZnO量子点/聚乙烯亚胺双层电子传输层、CsPbI3钙钛矿量子点发光层、“4,4,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺空穴传输层、MoO3/Au/MoO3阳极层组成。2.如权利要求1所述的一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，其特征在于：采用Ag阴极，Ag可以自发掺杂进入钙钛矿层中，改善LED性能。3.如权利要求1所述的一种自发性Ag掺杂与钝化的钙钛矿量子点LED，其特征在于：Ag阴极层的厚度为80～200nm，ZnO量子点/聚乙烯亚胺双层电子传输层的厚度为40～60nm，CsPbI3钙钛矿量子点发光层的厚度为30～70nm，TCTA空穴传输层的厚度为5～55nm，MoO3/Au/MoO3阳极层的厚度为16～24nm，其中MoO...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，马越，陆敏，陈真，张佳，张铁强，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22