一种可溶液加工的有机-无机平面异质结发光二极管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种可溶液加工的有机-无机平面异质结发光二极管的制备方法，包括以下步骤：(1)在涂覆于衬底上的第一电极表面上涂覆一层第一电极界面层；(2)在第一电极界面层上使用溶液加工法涂覆一层发光层；(3)在发光层采用溶液加工法涂覆一层第二电极界面层；(4)在第二电极界面层上蒸镀一层金属层，作为第二电极；所述发光层为添加有聚合物添加剂的可溶液加工的具有钙钛矿结构的有机-无机杂化材料或无机材料；所述聚合物添加剂为可溶于有机溶剂的具有线性结构或者支化结构的聚合物。本发明专利技术的发光层材料中聚合物添加剂的加入，极大地提高了发光二极管发光亮度，发光效率等参数，同时也降低了发光二极管的起亮电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电器件
，特别涉及一种可溶液加工的有机-无机平面异质 结发光二极管及制备方法。
技术介绍
照明与显示是现代人类生活不可或缺的组成部分。照明技术的发展，使得人类能 够在夜间继续工作与生活。在电灯专利技术前，人类使用煤油灯与煤气灯实现夜间照明，但煤油 灯与煤气灯一直存在燃烧发出浓烟和刺激性气味，经常更换煤油，存在火灾隐患等缺陷。直 到电灯的专利技术，才真正的改变了人们的生活方式，使得人类的活动从白天能够延续到夜间。 但传统的白炽灯通过热辐射发光，其实是将大量的电能转化为热能，能量大部分以热的形 式消耗，只有很少的一部分转化为光能，并且不能发出白光，效率约为201m/W ;荧光灯通过 紫外线激发荧光粉发光，能够实现白光，但灯内含有破坏环境的汞蒸气，并且会对外释放出 紫外光，同时难以实现点光源照明，效率约为50-1201m/W ;而发光二极管（LED)作为新一代 的照明光源，不仅能够实现单色照明，成为实现彩色显示和激光的有效途径，而且其光电响 应迅速，能够实现白光和点光源发光，效率可达2501m/W。 现阶段无论是无机LED或是有机LED都已经实现了产业化的生产，无机LED的产 业化技术更为成熟，市场占有率远超过了有机LED的市场，但无机LED有其自身的缺点，无 机LED虽然能实现高效的点光源照明，但刚性的结构限制了其应用，难以实现柔性的可弯 曲照明，同时，由于面临晶格失配问题，对衬底的选择存在一定的限制，而且需要以气相沉 积的方法制备，难度和苛刻的条件使得成本难以进一步降低。而有机LED能够克服无机LED 的部分缺点，实现柔性光源照明，同时，其可溶液加工的特性能够和打印技术兼容，具有良 好的市场前景。但是，有机LED由于其材料自身的特性，价格昂贵，迀移率低，电子和空穴的 传输不平衡，并且，有机LED的电致发光峰型较杂，半峰宽较大，难以实现纯正的单色光源， 从而难以应用于激光。 钙钛矿结构的有机-无机杂化材料于上世纪开始被人们逐渐关注，其具备迀移率 高，吸收好，以及可采用多种方式加工的优点。早期的研究者注重其迀移率高等特征，制备 了相关的晶体管等器件。近年来，钙钛矿结构的有机_无机杂化材料应用于太阳能电池的 制备上，在几年的发展过程中已经由2009年3. 81% 的效 率发展到2014年NERL认证的20. 1 %的效率，这表现出有机-无机杂化钙钛矿材料在光电 领域的极佳特性和产业化应用前景。在有机-无机杂化钙钛矿材料用于太阳能电池中得到蓬勃发展后，2014年8 月，Richard H. Friend等发表了基于三维结构的有机无机|丐钛矿杂化材料的发光二极 管，引起了钙钛矿领域的轰动。他们表明有机-无机杂化钙钛矿材料不仅能够应用于 电池，在发光领域同样具有卓越的发光性能，开拓出该类材料新的应用领域。Richard H. Friend等报道出的钙钛矿LED的发光波段在754nm附近，最优外量子效率可达0. 76%。有机LED较难在近红外至红外波段实现 高效，但有机-无机杂化钙钛矿材料可以通过组分的调节，组分配比的调节，实现从近红 外波段到蓝光波段的调节，并且其发射峰十分尖锐，半峰宽很窄，十分有利于单色光源 的制备，能够进一步发展成为激光光源和实现彩色显示。同年韩国的Tae-Woo Lee和 Sang Hyuklm发表了绿光的钙钛矿LED，最高外量子效率有0. 125%，亮度达到了 417cd/ m2,这标志着钙钛矿可见光LED的制备成功。2015 年，JianpuWang等人把近红外有-机无机杂化钙钛矿发光二极管的外量效率提高到 了 3. 5 %，而绿光的器件达到了 20000cd/m2的亮度。这标志着有机-无机杂化钙钛矿发光二极管的性能能够与有机LED相 媲美。有机-无机杂化钙钛矿LED同样可以实现溶液加工，可以与印刷工艺兼容并实现柔 性器件，这将大大减小工艺成本，同时钙钛矿材料本身的价格低廉，发光峰尖锐，空穴和电 子的迀移率相当，载流子传输平衡，相比于无机LED，克服了无法柔性制备和工艺困难等缺 点，相比于有机LED，克服了其材料成本高，空穴电子传输不平衡的缺点，是未来LED产业的 有力竞争者之一。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种有机-无机平 面异质结发光二极管，该发光二极管发光层可由溶液加工法制备得到，具有高性能的钙钛 矿结构，实现发光二极管的低温溶液加工，且发光层中聚合物添加剂的加入，极大地提高了 发光二极管发光亮度，发光效率等参数，同时也降低了发光二极管的起亮电压。 本专利技术的另一目的在于提供一种有机-无机平面异质结发光二极管的制备方法。 本专利技术的目的通过以下技术方案实现： -种可溶液加工的有机-无机平面异质结发光二极管的制备方法，包括以下步 骤： (1)在涂覆于衬底上的第一电极表面上涂覆一层第一电极界面层； (2)在第一电极界面层上使用溶液加工法涂覆一层发光层； (3)在发光层采用溶液加工法涂覆一层第二电极界面层； (4)在第二电极界面层上蒸镀一层金属层，作为第二电极； 当发光二极管为正装结构时，所述第一电极为阳极，第二电极为阴极；当发光二极 管为倒装结构时，所述第一电极为阴极，第二电极为阳极； 所述发光层为添加有聚合物添加剂的可溶液加工的具有钙钛矿结构的有机-无 机杂化材料或无机材料；所述聚合物添加剂为可溶于有机溶剂的具有线性结构或者支化结 构的聚合物，具有式（I)-(VI)所示结构中的至少一种： 其中n为1~100000000的自然数，&为具有1~6个碳原子的直链、支链、烷氧 基链，其中一个或多个碳原子可被氧原子、羟基、氨基、芳基、酯基、羰基取代。R2、R 3为氢原 子或具有1~20个碳原子的直链，支链、环状烷基链、烷氧基链，其中一个或多个碳原子可 被氧原子、羟基、氨基、芳基、酯基、羰基取代。 所述发光层的制备方法如下： 将化合物A、化合物B和聚合物添加剂溶于有机溶剂，搅拌至反应完全；所述化合 物A为含卤素的有机盐或无机盐；所述化合物B为含卤素的金属无机盐；所述化合物A与 化合物B的摩尔比1:1-10:1 ;所述聚合物添加剂的添加量为化合物A与化合物B质量和的 0? 5% -15%〇 所述聚合物添加剂为具有如下结构的PE0XA: 所述化合物A为以下化合物中的至少一种：CH3NH3I，CH 3NH3Br，CH3NH3C1，CH3CH 2NH3I ,CH3CH2NH3Br, CH3CH2NH3C1, CH3CH2CH2NH3I, CH3CH2CH2NH3Br, CH3CH2CH2NH3C1, Csl, CsBr, CsCl, C H (NH2) 2I, CH (NH2) 2Br, CH (NH2) 2C1, CH3CH (NH2) 2I, CH3CH (NH2) 2Br, CH3CH (NH2) 2C1。 所述化合物B为以下化合物中的至少一种：PbI2, PbBr2, PbCl2, Snl2, SnBr2, SnCl2, G el2, GeBr2, GeCl2〇 所述有机溶剂为环己酮、环戊酮、丁内酯、S-戊内酯、丫-戊内酯、e-己内酯、 N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可溶液加工的有机‑无机平面异质结发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在涂覆于衬底上的第一电极表面上涂覆一层第一电极界面层；(2)在第一电极界面层上使用溶液加工法涂覆一层发光层；(3)在发光层采用溶液加工法涂覆一层第二电极界面层；(4)在第二电极界面层上蒸镀一层金属层，作为第二电极；当发光二极管为正装结构时，所述第一电极为阳极，第二电极为阴极；当发光二极管为倒装结构时，所述第一电极为阴极，第二电极为阳极；所述发光层为添加有聚合物添加剂的可溶液加工的具有钙钛矿结构的有机‑无机杂化材料或无机材料；所述聚合物添加剂为可溶于有机溶剂的具有线性结构或者支化结构的聚合物，具有式(I)‑(VI)所示结构中的至少一种：其中n为1～100000000的自然数，R1为具有1～6个碳原子的直链、支链、烷氧基链，其中一个或多个碳原子可被氧原子、羟基、氨基、芳基、酯基、羰基取代。R2、R3为氢原子或具有1～20个碳原子的直链，支链、环状烷基链、烷氧基链，其中一个或多个碳原子可被氧原子、羟基、氨基、芳基、酯基、羰基取代。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶轩立，陈梓铭，苏仕健，薛启帆，陈东成，张重阳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44