基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，属于电致发光器件技术领域，包括从下到上依次设置的衬底层、阳极层、空穴传输层、电子传输层以及阴极，所述阳极层和阴极之间通过外加电源电连通，形成完整的电路；所述空穴传输层和所述电子传输层之间设置有至少两层超薄电介层和比超薄电介层层数少一层的钙钛矿发光层，超薄电介层和钙钛矿发光层从下到上依次相间设置，空穴传输层上表面上旋涂有超薄电介层，电子传输层的下表面上旋涂有超薄电介层；有利于缓解甚至消除钙钛矿层与空穴传输层、电子传输层界面间的激子淬灭效应，进而减小钙钛矿发光器件漏电流，最终增大钙钛矿发光器件的发光效率。

Perovskite Light Emitting Devices Based on Ultrathin Dielectric Interlayer and Their Preparation Method

The invention discloses a perovskite light-emitting device based on an ultra-thin dielectric barrier layer, belonging to the technical field of electroluminescent devices, including a substrate layer, an anode layer, a hole transmission layer, an electronic transmission layer and a cathode arranged sequentially from bottom to top. The anode layer and the cathode are electrically connected through an external power supply to form a complete circuit; the hole transmission layer and the electronic transmission layer are respectively provided. There are at least two ultra-thin dielectrics and perovskite luminescent layers less than one layer of ultra-thin dielectrics. Ultra-thin dielectrics and perovskite luminescent layers are arranged from bottom to top in turn. There are ultra-thin dielectrics on the surface of the hole transport layer, and ultra-thin dielectrics on the lower surface of the electron transport layer. The exciton quenching effect at the interface of the transport layer reduces the leakage current of perovskite light-emitting devices, and ultimately increases the luminous efficiency of perovskite light-emitting devices.

【技术实现步骤摘要】
基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件及其制备方法
本专利技术涉及电致发光器件
，具体涉及一种基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件以及制备方法。
技术介绍
钙钛矿材料由于其优异的物理化学性质，引起人们的广泛关注。光学禁带宽度可调、载流子迁移率高、扩散长度长、材料便宜兼容溶液法等优点使其非常适用于发光领域，极可能成为下一代信息平板显示和固态照明的新材料。钙钛矿发光器件性能严重依赖于钙钛矿层的结晶状况以及钙钛矿层与上下两个传输层之间的界面接触。但是，钙钛矿材料成膜较为粗糙、且不连续、结晶晶粒过大，这容易造成激子在界面淬灭、器件暗电流过大，最终导致器件的发光亮度和发光效率极低。
技术实现思路
本专利技术针对现有的钙钛矿发光器件存在三维钙钛矿材料成膜较为粗糙、且不连续、结晶晶粒过大，这容易造成激子在界面淬灭、钙钛矿发光器件暗电流过大，最终导致钙钛矿发光器件的发光亮度低和发光效率极低的问题，本专利技术提供一种基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件。本专利技术的技术方案为：基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，包括从下到上依次设置的衬底层、阳极层、空穴传输层、电子传输层以及阴极，所述阳极层和阴极之间通过外加电源电连通，形成完整的电路；所述空穴传输层和所述电子传输层之间设置有至少两层超薄电介层和比超薄电介层层数少一层的钙钛矿发光层，超薄电介层和钙钛矿发光层从下到上依次相间设置，空穴传输层上表面上旋涂有超薄电介层，电子传输层的下表面上旋涂有超薄电介层；其中：超薄电介层是指厚度为5nm-15nm范围内的电介层。本专利技术的工作原理/有益效果为：一方面，采用上下两层超薄介电层与钙钛矿发光层形成三明治结构，这有利于缓解甚至消除钙钛矿层与空穴传输层、电子传输层界面间的激子淬灭效应，进而减小钙钛矿发光器件漏电流，最终增大钙钛矿发光器件的发光效率；另一方面，两层超薄介电层将两者之间的钙钛矿发光层上下包覆起来，具有封装效果，能够有效隔绝水、氧侵蚀，延长钙钛矿发光器件工作寿命和存储寿命。超薄介电层将相邻的两层钙钛矿发光层分隔，同一钙钛矿发光器件中能同时堆叠2层及以上的钙钛矿发光层，这能简化传统串联钙钛矿发光器件的结构，同时避免传统串联钙钛矿发光器件所需的高驱动电压以及降低对电荷产生层的高要求。钙钛矿发光层发光光谱相同时，能制备高亮度、高效率的单色钙钛矿发光器件。钙钛矿发光层发光光谱互补时，能制备发出白光的钙钛矿发光器件。进一步限定，所述超薄电介层为三层，所述钙钛矿发光层为两层。进一步限定，所述超薄电介层由高分子聚合物介电材料制成。进一步限定，所述阳极层厚度为100-200nm，空穴传输层厚度为40nm-80nm，超薄节点层厚度为5-15nm，钙钛矿发光层厚度为50-100nm，电子传输层厚度为40-80nm，阴极厚度为100-200nm。进一步限定，所述阳极层采用导电性强、逸出功大、化学稳定性好，能将空穴注入到空穴传输层的电极；所述阴极包括阴极层和缓冲层，所述阴极层采用导电性足够强，逸出功足够小，化学稳定性好，能将电子注入到电子传输层的电极，缓冲层为无机化合物或者具有高的最低未占分子轨道的有机化合物。进一步限定，所述电子传输层由4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-噁二唑、噁二唑类电子传输材料或咪唑类电子传输材料中的任意一种或者多种的组合。进一步限定，所述空穴传输层由有机聚合物材料制成。进一步限定，所述钙钛矿发光层为杂化ABX3型立方晶系结构，其中：A为有机胺基团；B为第四主族金属；X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合。本专利技术还提供一种基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件的制备方法，该制备方法的技术方案如下：一种基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件的制备方法，包括以下步骤：1)：对衬底清洗后进行干燥处理，该衬底包括衬底层和阳极层；2)：在干燥处理后的衬底上旋涂空穴传输材料，然后退火处理，得到基片；3)：将基片传入手套箱，旋涂超薄介电层，然后退火处理；4)：在退完火的基片上旋涂钙钛矿溶液，然后退火处理；5)：在旋涂有钙钛矿溶液的基片上再次旋涂超薄介电层，然后退火处理；6)：依次重复步骤4)和步骤5)至少0次，得到基片A；7)：将基片A传入真空蒸发室依次按照二级管器件结构蒸镀电子传输层和阴极；8)：将电源通过电线与阳极层和阴极连接。进一步限定，步骤2)中所述旋涂空穴传输材料的转速为5000rpm，旋涂时间为30s；退火处理温度为120℃，退火处理时间为10min；步骤3)和步骤5)中旋涂转速为2500-5000rpm，旋涂时间为45s；退火温度为100℃，退火处理时间为10min；步骤4)中旋涂转速为3000rpm，旋涂时间为60s；退火温度为80℃，退火处理时间为15min。附图说明图1是实施例1中的钙钛矿发光器件的结构示意图；图中标记：1-衬底，2-阳极，3-空穴传输层，4-超薄介电层，5-钙钛矿发光层，6-超薄介电层，7-钙钛矿发光层，8-超薄介电层，9-电子传输层，10-阴极，11-外加电源。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用于解释本专利技术，并不限定于本专利技术。本专利技术针对现有的钙钛矿发光器件存在三维钙钛矿材料成膜较为粗糙、且不连续、结晶晶粒过大，这容易造成激子在界面淬灭、钙钛矿发光器件暗电流过大，最终导致钙钛矿发光器件的发光亮度低和发光效率极低的问题，提供一种基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，包括从下到上依次设置的衬底层、阳极层、空穴传输层、电子传输层以及阴极，所述阳极层和阴极之间通过外加电源电连通，形成完整的电路，其中，阳极层位于衬底上表面，钙钛矿发光器件在外加电源驱动下发光；所述空穴传输层和所述电子传输层之间设置有至少两层超薄电介层和比超薄电介层层数少一层的钙钛矿发光层，超薄电介层和钙钛矿发光层从下到上依次相间设置，空穴传输层上表面上旋涂有超薄电介层，电子传输层的下表面上旋涂有超薄电介层。所述阳极层厚度为100-200nm，空穴传输层厚度为40nm-80nm，超薄电介层厚度为5-15nm，钙钛矿发光层厚度为50-100nm，电子传输层厚度为40-80nm，阴极厚度为100-200nm。所述阳极层采用导电性强、逸出功大、化学稳定性好，能将空穴注入到空穴传输层的电极，例如无机金属氧化物(例如氧化铟锡ITO薄膜)、高功函数金属薄膜(例如金、铜、银、铂等金属薄膜)和导电聚合物材料，本专利技术阳极优选ITO薄膜。所述空穴传输层采用空穴传输特性良好化学、稳定性好的有机聚合物材料，例如聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(4,4'-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)](简称TFB)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](简称poly-TPD)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](简称PTAA)、聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(简称PEDOT:PSS)的一种或多种组合。本专利技术空穴传输材料优选PEDOT:PSS。所述超薄介电层采用化学稳定性好的高分子聚合物介电材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(简称PMMA)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](简称PTAA)、聚乙烯(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，包括从下到上依次设置的衬底层、阳极层、空穴传输层、电子传输层以及阴极，所述阳极层和阴极之间通过外加电源电连通，形成完整的电路；所述空穴传输层和所述电子传输层之间设置有至少两层超薄电介层和比超薄电介层层数少一层的钙钛矿发光层，超薄电介层和钙钛矿发光层从下到上依次相间设置，空穴传输层上表面上旋涂有超薄电介层，电子传输层的下表面上旋涂有超薄电介层。

【技术特征摘要】
1.基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，包括从下到上依次设置的衬底层、阳极层、空穴传输层、电子传输层以及阴极，所述阳极层和阴极之间通过外加电源电连通，形成完整的电路；所述空穴传输层和所述电子传输层之间设置有至少两层超薄电介层和比超薄电介层层数少一层的钙钛矿发光层，超薄电介层和钙钛矿发光层从下到上依次相间设置，空穴传输层上表面上旋涂有超薄电介层，电子传输层的下表面上旋涂有超薄电介层。2.根据权利要求1所述的基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述超薄电介层为三层，所述钙钛矿发光层为两层。3.根据权利要求1所述的基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述超薄电介层由高分子聚合物介电材料制成。4.根据权利要求1所述的基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述阳极层厚度为100-200nm，空穴传输层厚度为40nm-80nm，超薄节点层厚度为5-15nm，钙钛矿发光层厚度为50-100nm，电子传输层厚度为40-80nm，阴极厚度为100-200nm。5.根据权利要求1所述的基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述阳极层采用导电性强、逸出功大、化学稳定性好，能将空穴注入到空穴传输层的电极；所述阴极包括阴极层和缓冲层，所述阴极层采用导电性足够强，逸出功足够小，化学稳定性好，能将电子注入到电子传输层的电极，缓冲层为无机化合物或者具有高的最低未占分子轨道的有机化合物。6.根据权利要求1所述的基于超薄介电间隔层的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述电子传输层由4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、2-(4-二苯基)-5-(4-叔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，王子君，吴梦鸽，于军胜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51