一种单组分电致白光器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单组分电致白光器件及其制备方法，该器件是以单组分的钙钛矿材料作为发光活性层，通过传输层电注入载流子，在活性层产生受限激子态的发光，其电致发光光谱可覆盖整个可见光区域。本发明专利技术通过引入一种新的机理进入电致白光领域，与现有技术相比制备工艺简单，仅需一个发光层即可实现宽光谱白光，并能够有效解决现有电致白光光谱不稳定的问题。

Single component electroluminescent white device and preparation method thereof

The invention discloses a one-component electroluminescent device and a preparation method thereof. The device uses a single-component perovskite material as a luminescent active layer, and injects carriers through the transmission layer to generate confined exciton state luminescence in the active layer. The electroluminescent spectrum of the device can cover the whole visible light region. By introducing a new mechanism into the field of electroluminescent white light, the invention has a simple preparation process compared with the prior art, can realize wide spectrum white light with only one luminescent layer, and can effectively solve the problem of unstable spectrum of the existing electroluminescent white light.

【技术实现步骤摘要】
一种单组分电致白光器件及其制备方法
本专利技术属于电致发光器件领域，更具体地，涉及一种单组分电致发光器件及其制备方法。
技术介绍
电致发光器件是一种新型的显示技术，可广泛应用于平板显示、固态照明、柔性照明显示等领域，具备面光源、轻薄、节能等特点，能够满足当下世界对节约能源、绿色环保的要求，受到了广泛的关注，具备广阔的市场空间和巨大的应用前景。通常为了实现白光，发光层采用两种或两种以上互补色的发光材料组合而成，但其制备工艺复杂，通常需要多层传输层和阻挡层，且在不同发光中心间加入用于阻挡能量转移的插入层。另外，制备白光所需的蓝光材料短缺且效率相对较低，加之这些材料的寿命普遍较低，限制了其进一步发展。除此之外，多个发光中心导致发光光谱容易受电压等外界条件的影响，长时间使用容易引起光谱漂移，一定程度上制约了其稳定性。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种单组分双钙钛矿材料电致白光器件及其制备方法，其目的在于通过采用单层发光活性层作为电致白光器件的发光活性层，其结构相对于多基色的混合白光电致器件更简单，有助于降低制备成本和提高器件可靠性，同时也一定程度上解决了现有的由多种发光材料组合而成的活性层材料短缺、光谱漂移、光谱不稳定等的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种单组分电致白光器件，该电致白光器件的发光活性层为单组分双钙钛矿材料，通过传输层电注入载流子，在所述发光活性层产生受限激子态的激子并发光，其电子发光光谱能够覆盖整个可见光区域；具体地，所述发光活性层在激发态产生受限激子态的激子，激子会与该发光活性层的双钙钛矿材料的晶格相互作用，从而产生新的激发态缺陷，所述激子会从自由态部分或全部转移到缺陷态，缺陷态的发射会产生斯托克斯位移和覆盖可见光区域的光谱。优选地，所述双钙钛矿材料化学组成为其中，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x和y不同时为零，A为Cs+，B1、B2、B3和B4各自独立地为Na+、Ag+、In3+、Bi3+、稀土金属离子或过渡金属元素对应的金属离子，X为卤族元素对应的阴离子。优选地，所述电致白光器件，其结构为“三明治”的平面异质结，具体结构为：依次层叠设置的透明导电基底/第一传输层/发光活性层/第二传输层/界面层/金属电极。优选地，所述透明导电基底采用的无机材料为氧化锌、氧化锡或氧化铟锡中的一种金属氧化物。优选地，所述透明导电基底与所述第一传输层之间还设置有修饰层，所述修饰层用于改变所述透明导电基底的功函数。优选地，所述第一传输层和第二传输层采用无机或有机化合物。优选地，所述金属电极为铝电极、钙电极、金电极、银电极、铜电极、铟电极、镓电极、合金电极或复合电极。优选地，所述复合电极为氟化锂与金属银的复合电极或三氧化钼与金属铝的复合电极。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种所述电致白光器件的制备的方法，包括如下步骤：1)在基片上依次沉积第一传输层、发光活性层和第二传输层；2)将制备完第二传输层的基片传送到真空腔内，将真空抽至5╳10-4Pa以下，在其上蒸镀金属电极或复合电极，得到所述的电致白光器件；或直接采用液体电极，将液体电极涂抹在第二传输层上，完成后得到所述的电致白光器件。优选地，所述发光活性层的制备方法包括如下步骤：(a)将制备完第一传输层的薄膜转移置于蒸镀设备中，控制真空度为5.0×10-4Pa以下，以氯化铯及其他三种或三种以上金属卤化物为蒸发源，所述金属卤化物选自Na+、Ag+、In3+、Bi3+、稀土金属离子或过渡金属元素对应的金属离子的卤化物，依次或同时蒸发各蒸发源，蒸镀速率为(b)将步骤(a)所制得薄膜在真空条件下放置12～24小时；(c)将步骤(b)所得薄膜在200～300℃加热15～45s后，再在100～150℃加热1～5mins，即得到厚度为30～200nm的所述双钙钛矿材料的发光活性层薄膜。优选地，所述基片在使用前按照如下方法进行清洗：先后利用去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇作为清洗剂，在超声条件下对基片进行清洗，清洗后烘干或吹干。优选地，所述双钙钛矿材料的发光活性层为Cs2Na1/3Ag2/3In0.99Bi0.01Cl6。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)为了实现单组分白光器件，发光活性层需单独能发射较宽可大部分覆盖可见光区域的光谱。本专利技术提供了一种新的思路实现单组分电致白光，即利用材料的受限激子态(self-trappedexcitonstates)实现单组分宽光谱的电致白光，此类材料电注入产生的激子会与物质晶格相互作用，从而产生新的激发态缺陷态，激子会从自由态部分或全部迅速转移到缺陷态，其光谱具备较大的斯托克斯位移(StokesShift)和较宽可大部分覆盖可见光区域的特点。(2)本专利技术提供的单发光活性层白光器件与传统的电致发光器件一样，具有典型的三明治结构，由电极、位于阳极侧的空穴传输层(HTL)、位于阴极侧的电子传输层(Electrontransportlayer)以及空穴传输层和电子传输层之间的活性层(Emittinglayer)构成。因此，器件结构和器件优化均可借鉴传统电致发光，制备工艺与传统器件兼容。并且本专利技术由于只有一种发光材料，不需要设置四层或以上传输层和阻挡层，且也避免了由于多种发光材料而导致的在不同发光中心间需要加入用于阻挡能量转移的插入层的问题。(3)通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，通过引入钙钛矿中受限激子态(self-trappedexcitonstates)的发光机理进入电致白光器件领域，可得到器件结构简单光谱稳定的电致白光器件。除此之外，可通过改变活性层材料组分即改变钙钛矿材料中金属元素种类，对色温、色坐标等指标进行调控，从而有更加广阔的应用面。(4)本专利技术发光活性层双钙钛矿材料通过蒸镀法得到，制备方法简单易行。附图说明图1为本专利技术提出的电致白光的器件结构。图2为实施例1中所制备电致白光器件的活性层X射线衍射(XRD)谱。图3为实施例1所制备的电致白光器件各层的扫描电子显微镜(SEM)图片。图4为实施例1所制备电致白光器件活性层的扫描电致显微镜(SEM)图片。图5为对实施例1所制备电致白光器件的亮度-电压，电流密度-电压曲线。图6为实施例1所制备电致白光器件的不同电压的电致发光光谱。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，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种单组分电致白光器件，该电致白光器件的发光活性层为单组分双钙钛矿材料，通过传输层电注入载流子，在所述发光活性层产生受限激子态的激子并发光，其电子发光光谱能够覆盖整个可见光区域；具体地，所述发光活性层在激发态产生受限激子态的激子，激子会与该发光活性层的双钙钛矿材料的晶格相互作用，从而产生新的激发态缺陷，所述激子会从自由态部分或全部迅速转移到缺陷态，缺陷态的发射会产生斯托克斯位移和覆盖可见光区域的光谱。其中双钙钛矿材料化学组成为其中，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x和y不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单组分电致白光器件，其特征在于，该电致白光器件的发光活性层为单组分双钙钛矿材料，通过传输层电注入载流子，在所述发光活性层产生受限激子态的激子并发光，其电子发光光谱能够覆盖整个可见光区域；具体地，所述发光活性层在激发态产生受限激子态的激子，激子会与该发光活性层的双钙钛矿材料的晶格相互作用，从而产生新的激发态缺陷，所述激子会从自由态部分或全部转移到缺陷态，缺陷态的发射会产生斯托克斯位移和覆盖可见光区域的光谱。

【技术特征摘要】
1.一种单组分电致白光器件，其特征在于，该电致白光器件的发光活性层为单组分双钙钛矿材料，通过传输层电注入载流子，在所述发光活性层产生受限激子态的激子并发光，其电子发光光谱能够覆盖整个可见光区域；具体地，所述发光活性层在激发态产生受限激子态的激子，激子会与该发光活性层的双钙钛矿材料的晶格相互作用，从而产生新的激发态缺陷，所述激子会从自由态部分或全部转移到缺陷态，缺陷态的发射会产生斯托克斯位移和覆盖可见光区域的光谱。2.如权利要求1所述的电致白光器件，其特征在于，所述双钙钛矿材料化学组成为其中，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，且x和y不同时为零，A为Cs+，B1、B2、B3和B4各自独立地为Na+、Ag+、In3+、Bi3+、稀土金属离子或过渡金属元素对应的金属离子，X为卤族元素对应的阴离子。3.如权利要求1所述电致白光器件，其特征在于，其结构为三明治的平面异质结，具体结构为：依次层叠设置的透明导电基底/第一传输层/发光活性层/第二传输层/界面层/金属电极。4.如权利要求3所述电致白光器件，其特征在于，所述透明导电基底采用的无机材料为氧化锌、氧化锡或氧化铟锡中的一种金属氧化物；优选地，所述透明导电基底与所述第一传输层之间还设置有修饰层，所述修饰层用于改变所述透明导电基底的功函数。5.如权利要求3所述电致白光器件，其特征在于，所述第一传输层和第二传输层采用无机或有机化合物。6.如权利要求3所述电致白光器件，其特征在于，所述金属电极为铝电极、钙电极、金电极、银电极、铜电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐江，罗家俊，牛广达，李顺然，刘婧，张成，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42