一种改性PEDOT:PSS、制备方法和石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性PEDOT:PSS，通过采用表面活性剂Triton X‑100以及DMSO对空穴传输材料PEDOT:PSS进行改性修饰，Triton X‑100以及DMSO的加入能明显改善PEDOT:PSS在石墨烯表面的润湿性，提高PEDOT:PSS在石墨烯表面的成膜均匀性，进而提升石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管的空穴注入能力，使器件亮度性能提高3.7倍，效率提高4.4倍。本发明专利技术制备工艺简单，材料成本低，易于操作，重复性高，可应用于石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管、石墨烯基无机量子点发光二极管、石墨烯基有机发光二极管等发光照明器件领域。

A Modified PEDOT: PSS, Preparation Method and Preparation Method of Graphene Perovskite Quantum Dot Light Emitting Diode

【技术实现步骤摘要】
一种改性PEDOT:PSS、制备方法和石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管的制备方法
本专利技术涉及PEDOT:PSS，尤其涉及改性PEDOT:PSS及其制备方法，和利用该改性PEDOT:PSS制备石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管。
技术介绍
钙钛矿量子点发光二极管在过去几年中得到迅速发展，主要因为卤化铅钙钛矿量子点具有优异的光电特性，包括可调的发光光谱、高达100%的光致发光量子产率（PLQY）、非常窄的发光谱等。钙钛矿量子点由于具有量子限制效应，在钙钛矿量子点发光二极管中可以实现>125的超宽色域，这是有机发光二极管、钙钛矿发光二极管和镉/锌基量子点发光二极管不能比拟的。这些明显的优势使钙钛矿量子点发光二极管在下一代高清显示器和高质量照明光源中具有巨大的应用潜力。ITO由于具有的高透射率和良好的导电性，已被广泛用作为有机发光二极管，有机太阳能电池和钙钛矿光伏器件的电极。但它的本身脆性使其不适合应用于未来的柔性光电器件。石墨烯（Graphene）是碳原子以sp²杂化形成的二维纳米材料，晶格呈六角型蜂巢状，石墨烯sp2杂化的碳原子通过共价键连接，剩余一个未杂化的P轨道的电子形成π键，使得石墨烯表现出较好的导电性。石墨烯只有一层到几层碳原子厚度，最高拥有97.7%的光学透过率，同时它是一种零带隙的导体材料，其价带和导带相交于费米能级处，在常温下能观察到量子霍尔效应，这些都反映出石墨烯优异的电学特性。同时，它的强柔韧性使其可以作为柔性透明电极材料，在柔性光电子领域具有巨大的潜力。因此，把石墨烯应用于钙钛矿量子点发光二极管对未来柔性显示及照明具有重要的意义。钙钛矿量子点通过溶液加工的方法可制备大面积发光显示器件，工艺简单，成本较低，具有非常大的商业应用潜力。PEDOT:PSS是溶液加工过程最常见的商业化的空穴传输材料，当应用于石墨烯做电极、且采用溶液加工的钙钛矿量子点发光二极管时，石墨烯本身的疏水性使PEDOT:PSS不能均匀地旋涂在石墨烯表面，从而造成整个器件膜层的恶化，造成器件漏电流过大或者器件失败。同时石墨烯电极功函数较低，当应用于发光二极管时，它与传输层之间的注入势垒过大从而导致较差的空穴注入能力，研究表明提高石墨烯发光器件的空穴注入能力可以有效提高发光二极管的效率。
技术实现思路
本专利技术为了解决PEDOT:PSS不能均匀地旋涂在石墨烯表面，造成整个器件膜层的恶化、漏电流过大或者器件失败的问题，提供了一种改性PEDOT:PSS，改性后的PEDOT:PSS在石墨烯疏水基底表面获得平整的PEDOT:PSS膜层，有效改善石墨烯阳极表面成膜性，提高石墨烯空穴注入性能，增升钙钛矿量子点发光二极管的性能。本专利技术所采取的技术方案为：一种改性PEDOT:PSS的制备方法，包括以下步骤S01将表面活性剂TritonX-100加入PEDOT:PSS溶液中得到混合溶液，充分搅拌所述混合溶液;S02向所述混合溶液中加入极性溶剂得到改性PEDOT:PSS溶液。进一步的，向步骤S01所述混合溶液中加入PEDOT:PSS溶液稀释所述混合溶液，向稀释后的混合溶液中加入DMSO溶液得到改性PEDOT:PSS溶液。进一步的，所述改性PEDOT:PSS溶液中TritonX-100占比为：0.01-0.15wt%。进一步的，所述改性PEDOT:PSS溶液中DMSO占比为0.1-5vol%。本专利技术还涉及一种上述改性PEDOT:PSS的制备方法制得的改性PEDOT:PSS。本专利技术公开了一种利用上述改性PEDOT:PSS溶液制备石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管，包括以下步骤步骤1：石墨烯基片的构建及处理；步骤2：制备改性PEDOT:PSS：采用表面活性剂TritonX-100和DMSO改性PEDOT:PSS得到改性PEDOT:PSS溶液；步骤3：制备空穴传输层：将改性PEDOT:PSS溶液旋涂在石墨烯基片，干燥后再旋涂5-30mg/ml的poly-TPD或PVK溶液，干燥；步骤4：制备发光层：a将溴化铅、甲氨溴、无水N,N-二甲基甲酰胺、辛胺和油酸制得钙钛矿量子点的前驱液；c将所述钙钛矿量子点的前驱液与甲苯溶液混合并搅拌，得到钙钛矿量子点溶液；d将所述钙钛矿量子点溶液旋涂在步骤3处理后的石墨烯基片上；步骤5：制备电子传输层：在步骤4处理后的石墨烯基片上真空蒸镀1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯；步骤6制备电子注入层和阴极层：在步骤5处理后的基片上依次蒸镀氟化铝和金属铝，制得石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管。进一步的，石墨烯基片的构建及处理的具体步骤为a在成长在铜箔上的石墨烯表面旋涂一层PMMA，干燥后形成保护层；b将铜箔放置在过硫酸铵溶液中，待铜箔腐蚀干净后转移至去离子水清洗得到石墨烯/PMMA；c将石墨烯/PMMA转移至基底片上，干燥后，放置于沸腾的丙酮清洗，最后分别用乙醇、去离子水清洗，在洁净的环境下加热至完全去除水分，制得。进一步的，所述基底片为刚性基底或柔性基底，所述刚性基底为玻璃基底，所述柔性基底为聚乙烯基底、聚对苯二甲酸乙二醇酯基底、聚苯乙烯基底、聚苯烯基底或聚酰亚胺基底。进一步的，空穴传输层的制备步骤具体为a将步骤1处理后的石墨烯基片放于紫外臭氧清洗仪灯下处理，b将步骤2制备的改性PEDOT:PSS溶液旋涂在石墨烯基片上；随后把基片移至手套箱中旋涂poly-TPD的氯苯溶液。进一步的，钙钛矿量子点溶液为有机-无机杂化钙钛矿量子点。改性的PEDOT:PSS溶液，可没有任何处理的石墨烯表面。极性溶剂可以为二甲基亚砜（DMSO）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、甲醇、乙醇、乙二醇等。本专利技术所产生的有益效果包括：通过在PEDOT:PSS溶液中加入TritonX-100和DMSO，TritonX-100以及DMSO的加入能明显改善PEDOT:PSS在石墨烯表面的润湿性，提高PEDOT:PSS在石墨烯表面的成膜均匀性，可在石墨烯疏水基底表面获得平整的PEDOT:PSS膜层，该改性溶液可以有效改善石墨烯阳极表面成膜性，提高石墨烯空穴注入性能，增升钙钛矿量子点发光二极管的性能，使器件亮度性能提高3.7倍，效率提高4.4倍。该方法具有工艺简单，材料成本低，易于操作，重复性高，可制备柔性显示照明器件的优点。本专利技术一种高性能石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管的制备方法可应用于未来显示照明及柔性展示，其中涉及的PEDOT:PSS改性方法也可广泛应用于石墨烯基有机发光二极管、石墨烯基钙钛矿发光二极管和石墨烯基无机量子点发光二极管等。附图说明图1为实施例1所制备的石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管的结构示意图；图2（a）为采用PEDOT:PSS溶液（未改性）在石墨烯表面的接触角；图2（b）为改性PEDOT:PSS溶液在石墨烯表面的接触角；图3（a）为采用PEDOT:PSS溶液（未改性）旋涂制备的膜层的光学显微镜图；图3（b）为改性PEDOT:PSS溶液旋涂制备的膜层的光学显微镜图；图4（a）为纯的PEDOT:PSS（未改性）溶液旋涂膜层的原子力显微镜相图；图4（b）为改性PEDOT:PSS溶液旋涂膜层的原子力显微镜相图；图5（a）为量子点溶液的TEM图片；图5（b）为使用本专利技术所述的改性PEDOT:PSS溶液制备的石墨烯基钙钛矿发光二极管的发光照片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性PEDOT:PSS的制备方法，其特征在于：包括以下步骤S01 将表面活性剂Triton X‑100加入PEDOT:PSS溶液中得到混合溶液，充分搅拌所述混合溶液;S02 向所述混合溶液中加入极性溶剂得到改性PEDOT:PSS溶液。

【技术特征摘要】
1.一种改性PEDOT:PSS的制备方法，其特征在于：包括以下步骤S01将表面活性剂TritonX-100加入PEDOT:PSS溶液中得到混合溶液，充分搅拌所述混合溶液;S02向所述混合溶液中加入极性溶剂得到改性PEDOT:PSS溶液。2.根据权利要求1所述的改性PEDOT:PSS的制备方法，其特征在于：所述极性溶剂为DMSO溶液。3.根据权利要求1所述的改性PEDOT:PSS的制备方法，其特征在于：向步骤S01所述混合溶液中加入PEDOT:PSS溶液稀释所述混合溶液，向稀释后的混合溶液中加入DMSO溶液得到改性PEDOT:PSS溶液。4.根据权利要求1所述的改性PEDOT:PSS的制备方法，其特征在于：所述改性PEDOT:PSS溶液中TritonX-100占比为：0.01-0.15wt%。5.根据权利要求2所述的改性PEDOT:PSS的制备方法，其特征在于：所述改性PEDOT:PSS溶液中DMSO占比为0.1-5vol%。6.一种权利要求1所述的改性PEDOT:PSS的制备方法制得的改性PEDOT:PSS。7.一种石墨烯基钙钛矿量子点发光二极管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤步骤1：石墨烯基片的构建及处理；步骤2：制备改性PEDOT:PSS：采用表面活性剂TritonX-100和极性溶剂改性PEDOT:PSS得到改性PEDOT:PSS溶液；步骤3：制备空穴传输层：将改性PEDOT:PSS溶液旋涂在石墨烯基片，干燥后再旋涂或印刷poly-TPD或PVK溶液，干燥；步骤4：制备发光层：a将溴化铅、甲氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淑芬，章清，柳子威，卢瑶，黄维，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32