改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种改善钙钛矿LED器件性能的的制作方法，通过将少量有机物mCP掺杂进钙钛矿LED器件的发光层中，使得原本孔洞多，成膜性差钙钛矿发光层的薄膜形貌得到很好的改善，从而得到更高效率，高亮度的钙钛矿LED发光器件。本发明专利技术能够精确的控制mCP掺杂比例，操作简单，重复性好，成本低，所制作的钙钛矿LED器件最高亮度达到23008cd/m

Fabrication Method of Organic Molecule Doping for Improving the Performance of Perovskite LED Devices

The invention discloses a manufacturing method for improving the performance of perovskite LED device. By doping a small amount of organic matter mCP into the luminous layer of perovskite LED device, the original film morphology of perovskite luminous layer with many holes and poor film-forming property is improved well, and thus a perovskite LED luminous device with higher efficiency and brightness is obtained. The invention can accurately control the doping ratio of mCP, has the advantages of simple operation, good repeatability and low cost. The maximum brightness of the perovskite LED device manufactured by the invention reaches 23008cd/m.

【技术实现步骤摘要】
改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制作方法
本专利技术主要是一种改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制备方法，属于钙钛矿发光器件制备工艺领域。
技术介绍
金属-卤化物钙钛矿具有高吸收系数、长的载流子长度和迁移率等诸多优异的光电性能，成为近年来的研究热点。除此之外，钙钛矿具有发光色纯度高、发光光谱可随着卤素基团可调节、高的荧光量子效率等优势，其在光电器件中的应用如火如荼。但是钙钛矿薄膜的孔洞多，成膜性差，难以实现高效率，高亮度的发光器件。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制备方法，是在全无机钙钛矿CsPbBr3中添加有机分子mCP获得高效发光二极管的制作方法，以实现高效率、高亮度的钙钛矿发光器件。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制作方法，包括以下步骤：（1）、ITO玻璃基片的清洗：将ITO玻璃基片放在支架上，用400ml的纯水放在烧瓶中，加入20mlITO清洗液，轻微搅拌，再将存有玻璃基片的支架放入烧瓶中，进行超声处理30分钟后倒出ITO玻璃清洗液，加入等量的纯水再超声10分钟，清洗完成后用氮气枪吹干，再在100℃热台上烘干即可使用；（2）、紫外臭氧处理：使用紫外臭氧机处理经步骤（1）处理的ITO玻璃基片，以去除ITO玻璃基片表面的有机物残留并增加ITO基板的功函数，处理时间为15分钟左右即可；（3）、旋涂空穴注入层：在ITO玻璃基片上旋涂一层PEDOT:PSS。在旋涂PEDOT:PSS之前要用0.22μm水系过滤器过滤该溶液，以免有大颗粒杂质影响薄膜的形成，旋涂采用4000转旋涂60秒，然后置于120℃热台退火20分钟；（4）、旋涂发光层：将玻璃基片移至手套箱，再旋涂掺杂mCP钙钛矿层。钙钛矿溶液是将一定质量的mCP(25mg/mL)和CsPbBr3分别溶于无水DMSO，70℃搅拌2h所得，这里我们使用了CsPbBr3:mCP质量比为1:0、1:0.065、1:0.1、1:0.2的钙钛矿作为发光层，来观察器件性能的变化。旋涂采用3000转旋涂60秒，在热台上70℃退火5分钟；（5）、将基片转移至真空镀膜机，依次蒸镀TPBi、LiF、Al，需要注意的是镀膜机真空度低于2×10-6时才能进行蒸镀工作，蒸镀完成后取出器件，使用盖板，固化胶水对其进行封装。本专利技术的原理是：本专利技术在步骤（4）中，采用添加mCP的钙钛矿作为发光层，mCP作为一种重要的磷光主体材料，能有效较少载流子非辐射能量损失；其次，mCP分子结构适中，钙钛矿分子能填充于该有机分子内，从而提高发光层分散度增强基底覆盖率；再者，mCP中的氮元素与钙钛矿中的铅元素发生配位作用形成鏊合体，从而提高钙钛矿的稳定性，提升了钙钛矿载流子寿命，减少因长时间放置引起CsPbBr3负面效应的相变，因此能够提高发光器件的性能。本专利技术的优点是：本专利技术通过将少量有机物mCP掺杂进钙钛矿LED器件的发光层中，使得原本孔洞多，成膜性差钙钛矿发光层的薄膜形貌得到很好的改善，从而得到更高效率，高亮度的钙钛矿LED发光器件。附图说明图1中a为发光器件的能带图，b为器件的结构图。图2中a～d图为掺杂不同质量比的mCP钙钛矿薄膜的SEM图，e～h图为对应的AFM图。图3中a为mCP的分子式与钙钛矿CsPbBr3晶体结构图，b为mCP与碱Pb2+之间的化学反应。图4为不同质量比mCP的PeLED器件的性能对比图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明。本实施例基于本专利技术技术方案，给出了详细实施方式和具体操作过程。本专利技术的保护范围包括但不限于下述的实施例。参见图1、2、3、4，一种改善PeLED器件性能的有机分子mCP掺杂的制作方法，包括以下步骤：（1）ITO玻璃基片的清洗：首先将ITO玻璃基片置于400ml的纯水中，再加入20ml的ITO清洗液，超声处理30min后再在纯水中进行10min的超声清洗，以实现对ITO玻璃基片的超声清洗。超声清洗结束后用氮气吹干ITO玻璃基片。（2）紫外臭氧处理：将经过步骤（1）处理的ITO玻璃基片置于紫外臭氧机中处理15min。紫外光处理能够有效分解ITO玻璃基片表面的有机物残留，使得ITO玻璃基片表面更加清洁，并能够有效的提高ITO玻璃基片表面的功函数。（3）旋涂空穴注入层与钙钛矿发光层:空穴注入层用的是PEDOT：PSS材料，采用4000转旋涂60秒，厚度在40nm左右，置于120℃热台退火20分钟；然后将玻璃基片移至手套箱，钙钛矿层采用3000转旋涂60秒，钙钛矿层的厚度在20nm左右，70℃退火5分钟。钙钛矿的制备：mCP(25mg/mL)和CsPbBr3分别溶于无水DMSO，70℃搅拌2h，按照拟定的质量比1:0、1:0.065、1:0.1、1:0.2将两溶液混合，待用。如图2所示给出了不同质量比的钙钛矿薄膜的SEM图与AFM图，从图中可以观察到随着mCP的增加薄膜形貌变好，表面粗糙度降低。（4）蒸镀电子传输层，电子注入层与阴极：将ITO玻璃基片转移至真空镀膜机，依次蒸镀TPBi、LiF、Al，它们的厚度分别为40nm，1nm，100nm，蒸镀完成后封装器件。做成器件结构如图1所示。（5）对器件性能测试：如图4所示，我们对掺杂不同质量比的器件进行测试，发现纯CsPbBr3器件启亮电压为4.5V、亮度为仅为2661cd/m2、相应的电流效率与外量子效率为1.64和0.55%。当加入mCP时,在1:0至1:0.1浓度质量比范围内，随着mCP的加入。器件启亮电压逐渐降低，亮度得到明显提升，且质量比为1:0.1时，器件获得最佳性能，相应的启亮电压为3V，亮度为23008cd/m2，最大电流效率为3.74cd/A、最大外量子效率为1.21%。随着mCP质量比的进一步增大，器件启亮电压又逐渐增大，相应的最大亮度有所降低，说明此时mCP已经过量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制作方法，其特征在于,包括如下步骤：（1）、ITO玻璃基片的清洗：采用超声对ITO玻璃基片进行清洗，使用ITO清洗液清洗20～30分钟，再用清水清洗10～20分钟，结束后用氮气枪将ITO玻璃基片吹10秒左右，最后放在100℃～120℃热台上烘干10～15分钟；（2）、紫外臭氧处理：使用紫外臭氧机处理经步骤（1）处理的ITO玻璃基片，处理时间为10～20分钟，以去除ITO玻璃基片表面的有机物残留并增加ITO玻璃基片表面的功函数；（3）、旋涂空穴注入层：在ITO玻璃基片上旋涂一层PEDOT:PSS，采用3000～5000转旋涂40～60秒；（4）、旋涂发光层：将ITO玻璃基片移至手套箱，再旋涂掺杂mCP的钙钛矿层，钙钛矿与mCP的质量比为1：0～0.2，采用2000～4000转旋涂40～60秒；（5）、依次蒸镀电子传输层，电子注入层，阴极：将ITO玻璃基片转移至真空镀膜机上，真空镀膜机真空度低于2×10‑6时依次蒸镀TPBi、LiF、Al，蒸镀完成后封装器件。

【技术特征摘要】
1.一种改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制作方法，其特征在于,包括如下步骤：（1）、ITO玻璃基片的清洗：采用超声对ITO玻璃基片进行清洗，使用ITO清洗液清洗20～30分钟，再用清水清洗10～20分钟，结束后用氮气枪将ITO玻璃基片吹10秒左右，最后放在100℃～120℃热台上烘干10～15分钟；（2）、紫外臭氧处理：使用紫外臭氧机处理经步骤（1）处理的ITO玻璃基片，处理时间为10～20分钟，以去除ITO玻璃基片表面的有机物残留并增加ITO玻璃基片表面的功函数；（3）、旋涂空穴注入层：在ITO玻璃基片上旋涂一层PEDOT:PSS，采用3000～5000转旋涂40～60秒；（4）、旋涂发光层：将ITO玻璃基片移至手套箱，再旋涂掺杂mCP的钙钛矿层，钙钛矿与mCP的质量比为1：0～0.2，采用2000～4000转旋涂40～60秒；（5）、依次蒸镀电子传输层，电子注入层，阴极：将ITO玻璃基片转移至真空镀膜机上，真空镀膜机真空度低于2×10-6时依...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊涛，朱钱鹏，黄阳，李杰，王鹏，陆超超，罗派峰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34