一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法及钙钛矿发光器件技术

本发明专利技术公开了一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法及钙钛矿发光器件，通过有机改性剂对钙钛矿发光器件中钙钛矿薄膜表面进行改性，将所述有机改性剂溶于溶剂中，钙钛矿薄膜应不溶于所述溶剂，利用旋涂法或浸泡法在钙钛矿表面形成改性层，并进行热退火；所述改性剂是一种能与钙钛矿薄膜表面的阳离子和阴离子形成化学键从而达到改性效果的有机化合物，包含直链或环状脂肪族化合物，芳香族化合物或杂环化合物。本发明专利技术通过对钙钛矿薄膜表面改性，有效的与未配位的阳离子和阴离子形成化学键，减少表面缺陷，提高钙钛矿薄膜的稳定性。制备的器件外量子效率在高电流密度下衰减减缓，可提高钙钛矿发光器件在高电流密度、高初始外量子效率下的寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法及钙钛矿发光器件
本专利技术涉及钙钛矿发光材料
，尤其涉及的是一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法及钙钛矿材料和发光器件。
技术介绍
有机-无机杂化钙钛矿由于具有制备工艺简单、发光颜色易调节、色纯度高等优势，在光电领域展现出巨大的应用潜力。近两年来，钙钛矿发光二极管(PeLED)的外量子效率提升迅猛。目前，三维绿光PeLED的外量子效率达到8.5％，准二维近红外PeLED的外量子效率达到11.7％。然而PeLED器件随着电流密度的增加，器件效率衰减迅速，特别是在高电流密度下器件的寿命较短。目前PeLED器件寿命差的问题严重阻碍了其在光电领域的应用与发展，提高PeLED器件的可靠性、解决器件寿命问题刻不容缓。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法及钙钛矿发光器件。本专利技术的技术方案如下：一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法，通过有机改性剂对钙钛矿发光器件中钙钛矿薄膜表面进行改性，将所述有机改性剂溶于溶剂中，所述溶剂应不溶解钙钛矿薄膜，利用旋涂法或浸泡法在钙钛矿表面形成改性层，并进行热退火；所述改性剂是一种能与钙钛矿薄膜表面的阳离子和阴离子形成化学键从而达到改性效果的有机化合物，包含直链或环状脂肪族化合物，芳香族化合物或杂环化合物：所述直链或环状脂肪族化合物包含直链或环状脂肪烃化合物CnHm及其衍生物，n，m分别表示碳原子，氢原子的个数；所述芳香族化合物包含芳香烃化合物CnHm及其衍生物；所述杂环化合物包含五元杂环化合物，六元杂环化合物，稠环杂环化合物，及其衍生物。所述的方法，所述衍生物为有机物被单个或多个取代基取代所形成的有机化合物，所述取代基应包含：1)烃类取代基：烷基(n＝1-10)，烯基(n＝1-10)，炔基(n＝1-10)，芳基(n＝6-14)；2)含氮取代基：氰基，硝基，氨基，烷基胺(n＝1-10)，芳基胺(n＝6-14)，芳烷基胺；3)含氧取代基：羟基，羧基，酯基，酸基，酰基，烷氧基(n＝1-10)，芳氧基(n＝6-14)；4)含卤取代基：氟，氯，溴，碘，卤代烷基(n＝1-10)；5)含硫取代基：硫醇，硫代烷基(n＝1-10)，硫代芳基(n＝6-14)；6)含硫与氧的取代基：磺酸，磺酰基；7)含磷与氧的取代基：磷酸，磷酸酯，膦酸，膦酸酯。所述的方法，所述钙钛矿薄膜为ABX3型钙钛矿，其中：1)所述A为金属阳离子或烷基铵盐，包括Cs+，K+，Rb+，CH3NH3+，NH2CHNH2+；B为二价金属阳离子，包括Cu2+，Ni2+，Co2+，Fe2+，Mn2+，Cr2+，Pd2+，Cd2+，Ge2+，Sn2+，Pb2+，Eu2+，Yb2+；X为卤素阴离子，包括I-，Br-，Cl-；2)钙钛矿ABX3前驱体溶液由AX和BX2以一定摩尔比例(1:100-100:1)一定质量浓度(1％-50％)溶于溶剂(N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，γ-丁内酯(GBL)或按一定比例配成的混合溶剂)中。所述的方法，所述芳香烃化合物应包含单环芳香环(苯)，和多环芳香环(萘，茚，茚满，蒽)。所述的方法，所述杂环化合物应包含单环化合物和多环化合物，所含杂原子个数应为单个或多个O，S，N，P，Se，Si。所述的方法，所述杂环化合物包含五元杂环化合物(呋喃、噻吩、吡咯、噻唑、咪唑等)，六元杂环化合物(吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪等)，稠环杂环化合物(吲哚、喹啉、蝶啶、吖啶，苯并咪唑)。所述的方法，所述直链脂肪烃化合物应包含饱和脂肪烃：烷(n＝1-18)和不饱和脂肪烃：烯(n＝1-10)，炔(n＝1-10)；所述环状脂肪烃化合物应包含饱和脂肪烃：环烷(n＝3-10)，不饱和脂肪烃：环烯(单环烯，双环烯，桥环烯，稠环烯，n＝3-10)，环炔(n＝3-10)。所述的方法，所述改性剂浓度为0.1-100mg/ml，溶剂应不溶钙钛矿材料，否则破坏钙钛矿层，应为氯苯、甲苯、氯仿等。根据任一所述方法改性获得的钙钛矿发光器件。采用上述方案，本专利技术通过对三维钙钛矿薄膜表面改性，有效的与未配位的阳离子和阴离子形成化学键，减少表面缺陷，提高钙钛矿薄膜的稳定性。制备的器件外量子效率在高电流密度下衰减减缓，可提高PeLED器件在高电流密度、高初始外量子效率下的寿命。附图说明图1是本专利技术所述的钙钛矿发光器件的结构示意图；图2是本专利技术所述的实施例1的器件电流密度-外量子效率关系曲线；图3是本专利技术所述的实施例1的器件外量子效率随时间的变化曲线；图4是本专利技术所述的实施例1的BA-FAPbI3器件驱动电压-时间关系曲线；图5是本专利技术所述的实施例1的器件电致发光光谱。图6是本专利技术所述的实施例2的器件电流密度-外量子效率关系曲线；图7是本专利技术所述的实施例2的器件外量子效率随时间的变化曲线；图8是本专利技术所述的实施例2的(4-FA)-FAPbI3器件驱动电压-时间关系曲线；图9是本专利技术所述的实施例3的器件电流密度-外量子效率关系曲线；图10是本专利技术所述的实施例3的器件外量子效率随时间的变化曲线；图11是本专利技术所述的实施例3的A-FAPbI3器件驱动电压-时间关系曲线；图12是本专利技术所述的实施例4的器件电流密度-外量子效率关系曲线；图13是本专利技术所述的实施例4的器件外量子效率随时间的变化曲线；图14是本专利技术所述的实施例4的PA-FAPbI3器件驱动电压-时间关系曲线；具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。钙钛矿发光器件结构如图1所示，这是一种利用改性剂对钙钛矿表面改性后的钙钛矿发光二极管，包括阴极层透明导电衬底1，衬底上依次设有电子传输-空穴阻挡层2、发光层3、有机改性剂层4、空穴传输-电子阻挡层5、缓冲-阳极层6；所述衬底1氧化铟锡(ITO)导电玻璃，ITO膜的方块电阻为15Ω/□，膜厚为20-200nm。所述电子传输-空穴阻挡层2是聚乙烯亚胺(PEIE)修饰的氧化锌纳米晶(ZnO)，膜厚为5-80nm。所述发光层3是三维钙钛矿材料，膜厚为10-200nm。所述有机改性剂层4为直链或环状脂肪族化合物，芳香族化合物或杂环化合物，膜厚为1-10nm。所述空穴传输-电子阻挡层5是聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4'-(N-对丁基苯基))](TFB)，膜厚为5-80nm。所述缓冲-阳极层6分别是氧化钼(MoO3)与金(Au)，膜厚分别为2-30nm与20-200nm。1)溶液配制三维钙钛矿的结构通式为ABX3，其中A为金属阳离子或烷基铵盐(包括Cs+，K+，Rb+，CH3NH3+，NH2CHNH2+)；B为二价金属阳离子(包括Cu2+，Ni2+，Co2+，Fe2+，Mn2+，Cr2+，Pd2+，Cd2+，Ge2+，Sn2+，Pb2+，Eu2+，Yb2+)；X为卤素阴离子(包括I-，Br-，Cl-)。钙钛矿ABX3前驱体溶液由AX和BX2以一定比例、一定浓度溶于溶剂((N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，γ-丁内酯(GBL)或按一定比例配成的混合溶剂)中。有机改性剂分子尺寸要求比钙钛矿中的A(即金属阳离子或烷基铵盐)大，从而达到表面改性的目的，应包含直链或环状脂肪族化合物，芳香族化合物，杂环化合物。其按一定的质量浓度溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法，其特征在于，通过有机改性剂对钙钛矿发光器件中钙钛矿薄膜表面进行改性，将所述有机改性剂溶于溶剂中，钙钛矿薄膜应不溶于所述溶剂，利用旋涂法或浸泡法在钙钛矿表面形成改性层，并进行热退火；所述改性剂是一种能与钙钛矿薄膜表面的阳离子和阴离子形成化学键从而达到改性效果的有机化合物，包含直链或环状脂肪族化合物，芳香族化合物或杂环化合物：所述直链或环状脂肪族化合物包含直链或环状脂肪烃化合物CnHm及其衍生物，n，m分别表示碳原子，氢原子的个数；所述芳香族化合物包含芳香烃化合物CnHm及其衍生物；所述杂环化合物包含五元杂环化合物，六元杂环化合物，稠环杂环化合物，及其衍生物。

【技术特征摘要】
1.一种提高钙钛矿发光器件寿命的方法，其特征在于，通过有机改性剂对钙钛矿发光器件中钙钛矿薄膜表面进行改性，将所述有机改性剂溶于溶剂中，钙钛矿薄膜应不溶于所述溶剂，利用旋涂法或浸泡法在钙钛矿表面形成改性层，并进行热退火；所述改性剂是一种能与钙钛矿薄膜表面的阳离子和阴离子形成化学键从而达到改性效果的有机化合物，包含直链或环状脂肪族化合物，芳香族化合物或杂环化合物：所述直链或环状脂肪族化合物包含直链或环状脂肪烃化合物CnHm及其衍生物，n，m分别表示碳原子，氢原子的个数；所述芳香族化合物包含芳香烃化合物CnHm及其衍生物；所述杂环化合物包含五元杂环化合物，六元杂环化合物，稠环杂环化合物，及其衍生物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜为ABX3型钙钛矿，其中：1)所述A为金属阳离子或烷基铵盐，包括Cs+，K+，Rb+，CH3NH3+，NH2CHNH2+；B为二价金属阳离子，包括Cu2+，Ni2+，Co2+，Fe2+，Mn2+，Cr2+，Pd2+，Cd2+，Ge2+，Sn2+，Pb2+，Eu2+，Yb2+；X为卤素阴离子，包括I-，Br-，Cl-；2)钙钛矿ABX3前驱体溶液由AX和BX2以一定摩尔比例(1:100-100:1)一定质量浓度(1％-50％)溶于溶剂(N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，二甲基亚砜(DMSO)，γ-丁内酯(GBL)或按一定比例配成的混合溶剂)中。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述芳香烃化合物应包含单环芳香环(苯)，和多环芳香环(萘，茚，茚满，蒽等)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述杂环化合物应包含单环化合物和多环化合物，所含杂原子个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建浦，王娜娜，黄维，柯友，缪炎峰，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32