空穴传输层、其制备方法及半导体光电器件技术

本发明专利技术公开了一种空穴传输层，所述空穴传输层的材质包括P型半导体材料，所述p型半导体材料为掺杂低价态金属元素的钙钛矿材料，所述低价态金属元素的价态为+1价。所述空穴传输层的制备方法包括：将M1X、M2X及有机溶剂混合反应得到混合反应液；形成薄膜层；一次退火处理；薄膜层置入含AX的有机溶液，经清洗、二次退火处理，形成空穴传输层。本发明专利技术还公开了一种半导体光电器件，所述半导体光电器件包括空穴传输层。本发明专利技术另公开了一种半导体光电器件的制备方法，包括制备空穴传输层的步骤，并公开一种量子点发光二极管器件的制作方法，包括制备第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层及第二电极的步骤。

【技术实现步骤摘要】
空穴传输层、其制备方法及半导体光电器件
本专利技术涉及有机电致发光器件
，具体的涉及一种空穴传输层及其制备方法、半导体光电器件及其制备方法，以及量子点发光二极管器件的制作方法。
技术介绍
基于半导体量子点(QDs)发光的量子点发光二极管器件(QLEDs)具有发光效率高、色纯度高以及发光颜色简单可调等优点。近年来，对量子点材料及QLED器件的开发受到了越来越多的关注。与有机发光二极管器件相比较，QLED器件中的发光层由无机纳米粒子组成，目前主流的QLED器件中通常采用的是有机的空穴注入层、有机的空穴传输层、无机的量子点发光层、无机的电子传输层。但使用有机材料作为空穴传输层在光照射下，通常不稳定，因此会导致，QLED器件参数下降，寿命降低，延迟了QLED商业化应用的时间。另外，在传统量子点主动发光二极管中，空穴传输层所采用的材料为有机小分子或者聚合物之类，此种物质不稳定，且一种物质的LUMO和HOMO是固定的，不可调整。因此，如何提高空穴传输层的稳定性、有效调节空穴传输层的LUMO和HOMO、提高QLED的制作效率，成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种空穴传输层及其制备方法、半导体光电器件及其制备方法，以及量子点发光二极管器件的制作方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种空穴传输层，所述空穴传输层的材质包括P型半导体材料，所述P型半导体材料为掺杂低价态金属元素的钙钛矿材料，所述低价态金属元素的价态为+1价。本专利技术实施例还提供一种空穴传输层的制备方法，包括以下步骤：(1)将M1X、M2X及有机溶剂混合后加热至40℃～80℃，反应得到混合反应液；(2)对步骤(1)所获混合反应液进行成膜处理，形成薄膜层；以及(3)对步骤(2)所获薄膜层进行一次退火处理；(4)将经步骤(3)处理后的薄膜层置入包含AX的有机溶液，再经清洗、二次退火处理，形成空穴传输层；其中，M1包括Pb、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的组合；M2为低价态金属元素，包括Cu+、Na+、Ag+、Rb+、Li+、K+和La+中的任意一种或两种以上的组合；A包括Cs、CH3NH2、HC(NH2)2和Rb中的任意一种或两种以上的组合；X包括Cl、Br和I中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供一种半导体光电器件，所述半导体光电器件包括空穴传输层，所述空穴传输层为上述的空穴传输层。本专利技术实施例还提供一种半导体光电器件的制备方法，包括制备空穴传输层的步骤，其采用上述的方法制备所述的空穴传输层。本专利技术实施例还提供一种量子点发光二极管器件的制作方法，包括制备第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层及第二电极的步骤，具体包括：采用上述的方法制备所述的空穴传输层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：(1)本专利技术实施例提供的空穴传输层，运用于半导体光电器件及量子点发光二极管器件(QLED)中，利用钙钛矿材料掺杂低价态金属元素，使之成为P型半导体纳米材料，以此作为空穴传输层，有效地缓解了有机空穴传输材料运用在QLED中造成的器件稳定性较差的影响。(2)可以在QLED器件制作过程中直接形成钙钛矿掺杂低价态金属的P型半导体空穴传输层，通过调节钙钛矿掺杂低价态金属的种类和低价态金属的用量，可以有效调节器件的钙钛矿掺杂低价态金属P型半导体的空穴传输层的LUMO和HOMO，降低空穴传输层和量子点发光层之间的势垒，更有利于空穴的注入，并且对电子有一定的阻挡作用，进一步增加了量子点发光层中的电荷平衡，提高器件的各项参数性能和使用寿命。(3)空穴传输层的材料合成工艺简单，成膜性简便，成膜良好，可以实现规模化生产。同时简化QLED制作工艺，提高QLED制作效率，减轻在生产过程中的人力成本及企业的生产成本，从而实现量产，为QLED进一步商业化运用打下坚实基础。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中PVK作为空穴传输层的QLED器件电流效率与外量子效率随亮度变化而变化的曲线图；图2是本专利技术实施例一中钙钛矿材料作为空穴传输层的QLED器件电流效率与外量子效率随亮度变化而变化的曲线图。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例提供的一种空穴传输层，所述空穴传输层的材质包括P型半导体材料，所述P型半导体材料为掺杂低价态金属元素的钙钛矿材料，所述低价态金属元素的价态为+1价。在一些实施方案中，所述钙钛矿材料的组成为AM1X，其中A包括Cs、CH3NH2、HC(NH2)2和Rb中的任意一种或两种以上的组合，M1包括Pb、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的组合，X包括Cl、Br和I中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述低价态金属元素包括一价Cu+、Na+、Ag+、Rb+、Li+、K+和La+中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例提供的一种空穴传输层的制备方法，包括以下步骤：(1)将M1X、M2X及有机溶剂混合后加热至40℃～80℃，反应得到混合反应液；(2)对步骤(1)所获混合反应液进行成膜处理，形成薄膜层；以及(3)对步骤(2)所获薄膜层进行一次退火处理；(4)将经步骤(3)处理后的薄膜层置入包含AX的有机溶液，再经清洗、二次退火处理，形成空穴传输层；其中，M1包括Pb、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的组合；M2为低价态金属元素，包括Cu+、Na+、Ag+、Rb+、Li+、K+和La+中的任意一种或两种以上的组合；A包括Cs、CH3NH2、HC(NH2)2和Rb中的任意一种或两种以上的组合；X包括Cl、Br和I中的任意一种或两种以上的组合。在一些实施方案中，所述步骤(1)具体包括：将M1X粉末、M2X粉末与DMF混合，并加热至40℃～80℃，且持续搅拌30min～2h，得到所述混合反应液。进一步地，在所述M1X粉末、M2X粉末与DMF混合形成的混合液中M1X的浓度为1mmol/ml-30mmol/ml，M2X的浓度为0.1mmol/ml-3mmol/ml。更进一步地，所述M2X的物质的量是M1X物质的量的1％-10％。在一些实施方案中，所述步骤(2)具体包括：将步骤(1)所获混合反应液过滤后，至少通过旋涂、刮涂、喷涂或打印的方式形成薄膜层。在一些具体的实施方案中，所述步骤(2)具体包括：将所述M1与M2的卤素化合物溶液过滤后旋涂在空穴注入层上，得到M1与M2的卤素化合物薄膜层。进一步地，过滤选用的滤纸孔径为1-3μm。在一些实施方案中，所述步骤(3)中一次退火处理的退火温度为40-80℃，时间为5-10min。在一些实施方案中，所述步骤(4)具体包括：将步骤(3)所获薄膜层于AX的异丙醇溶液中浸泡10-60min，而后用异丙醇清洗，之后进行二次退火，形成所述空穴传输层。进一步地，二次退火的温度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空穴传输层，其特征在于：所述空穴传输层的材质包括P型半导体材料，所述P型半导体材料为掺杂低价态金属元素的钙钛矿材料，所述低价态金属元素的价态为+1价。

【技术特征摘要】
1.一种空穴传输层，其特征在于：所述空穴传输层的材质包括P型半导体材料，所述P型半导体材料为掺杂低价态金属元素的钙钛矿材料，所述低价态金属元素的价态为+1价。2.根据权利要求1所述的空穴传输层，其特征在于：所述钙钛矿材料的组成为AM1X，其中A包括Cs、CH3NH2、HC(NH2)2和Rb中的任意一种或两种以上的组合，M1包括Pb、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的组合，X包括Cl、Br和I中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述低价态金属元素包括一价Cu+、Na+、Ag+、Rb+、Li+、K+和La+中的任意一种或两种以上的组合。3.一种空穴传输层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将M1X、M2X及有机溶剂混合后加热至40℃～80℃，反应得到混合反应液；(2)对步骤(1)所获混合反应液进行成膜处理，形成薄膜层；以及(3)对步骤(2)所获薄膜层进行一次退火处理；(4)将经步骤(3)处理后的薄膜层置入包含AX的有机溶液，再经清洗、二次退火处理，形成空穴传输层；其中，M1包括Pb、Sn和Ge中的任意一种或两种以上的组合；M2为低价态金属元素，包括Cu+、Na+、Ag+、Rb+、Li+、K+和La+中的任意一种或两种以上的组合；A包括Cs、CH3NH2、HC(NH2)2和Rb中的任意一种或两种以上的组合；X包括Cl、Br和I中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括：将M1X粉末、M2X粉末与DMF混合，并加热至40℃～80℃，且持续搅拌30min～2h，得到所述混合反应液；优选的，在所述M1X粉末、M2X粉末与DMF混合形成的混合液中M1X的浓度为1mmol/ml-30mmol/ml，M2X的浓度为0.1mmol/ml-3mmol/ml；优选的，所述M2X的物质的量是M1X物质的量的1％-10％。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雨，
申请(专利权)人：嘉兴纳鼎光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33