一种空穴传输层以及一种发光二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种空穴传输层，由碳量子点制备而成。本发明专利技术通过使用碳量子点作为钙钛矿发光二极管的空穴传输层，具有优异的空穴传输性能和匹配的能级，且不需要额外的氧等离子体处理或者界面层修饰即可直接在上面制备钙钛矿发光层。碳量子点表面的官能团还可以有效抑制空穴传输层与钙钛矿发光层之间的激子淬灭效应，从而制备出高效稳定的钙钛矿发光二极管。

A hole transport layer and a LED and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种空穴传输层以及一种发光二极管及其制备方法
本专利技术属于发光二极管
，具体涉及一种空穴传输层以及一种发光二极管及其制备方法。
技术介绍
钙钛矿材料是一种新型的发光材料，具有荧光量子产率高、发光峰连续可调、发光颜色纯、制备成本低和优异的溶液加工性等特点，在新一代的照明显示领域引发了广大的研究热潮。目前，钙钛矿发光二极管中的空穴注入层普遍采用酸性的PEDOT:PSS，而PEDOT:PSS的强酸性和易吸水性造成器件的稳定性问题。此外，PEDOT:PSS与钙钛矿发光层之间存在明显的激子淬灭效应限制了器件性能的进一步提升。目前，代替PEDOT:PSS的空穴传输材料一般为PVK、Poly-TPD和TFB等高分子聚合物材料。由于这些材料具有高疏水性，导致在其上制备钙钛矿层变得十分的困难。目前的解决办法主要是采用氧等离子体表面处理或者插入一层双亲性的界面层。然而，氧等离子体表面处理会导致空穴传输层失效，而插入的界面层经常是绝缘的，会有碍电荷的注入。寻找一种具有一定亲水性、能级匹配、空穴迁移率高兼具表面钝化效果的空穴材料作为钙钛矿发光二极管的空穴传输层是提高器件性能的关键所在。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种空穴传输层以及一种发光二极管及其制备方法，碳量子点为一种能级匹配、高迁移率、双极性且具有钝化作用的空穴传输材料，制备得到的空穴传输层可以提高发光二极管的性能。本专利技术提供了一种空穴传输层，由碳量子点制备而成。优选的，所述碳量子点的粒径为1.5～10nm。优选的，所述碳量子点按照如下方法进行制备：将2,3-二氨基萘和柠檬酸在溶剂中溶解，得到混合溶液；在密闭条件下，将所述混合溶液进行加热反应，得到碳量子点。优选的，采用旋涂法制备空穴传输层。优选的，所述空穴传输层的厚度为5～200nm。本专利技术还提供了一种发光二极管，包括上述空穴传输层。优选的，从下至上依次为导电玻璃基底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、阴极修饰层和金属电极，所述空穴传输层为权利要求1～5任意一项所述的空穴传输层。优选的，所述导电玻璃基底选自ITO或FTO导电玻璃基底；所述钙钛矿层中的钙钛矿材料由AX1、BX2和MX3按照摩尔比a:b:c制备而成，其中a:b:c＝(0～100)：(0～100)：(1～100)，其中A为R1-Y+，R1-为具有1～50个碳原子的脂族烃基、具有5～100个碳原子的脂环族烃基、具有6～100个碳原子的任取代的芳基或具有3～100个碳原子的任取代的杂环基，Y+为胺、含N杂环有机阳离子中的任意一种；B为甲胺、甲脒或金属铯离子；M为金属元素；X1、X2、X3为卤族元素；所述电子传输层为金属氧化物电子传输材料、噁二唑类电子传输材料、咪唑类电子传输材料中的任意一种；所述阴极修饰层为Ca、Mg、Cs、CsCO3或者LiF中的任意一种；所述钙钛矿层的厚度为5～1000nm，电子传输层厚度为1～200nm，阴极修饰层厚度为0.5～40nm，金属电极的厚度为5～1000nm。本专利技术还提供了一种发光二极管的制备方法，包括以下步骤：A)在经过前处理的导电玻璃基底的表面涂覆碳量子点溶液后进行退火，得到复合有空穴传输层的导电玻璃基底；B)在复合有空穴传输层的导电玻璃基底的空穴传输层表面涂覆钙钛矿前驱体溶液后，进行退火，在所述空穴传输层表面制备钙钛矿层；C)在所述钙钛矿层表面依次蒸镀电子传输层、阴极修饰层和金属电极，得到发光二极管。优选的，所述碳量子点溶液为碳量子点的邻二氯苯溶液，浓度为5～20mg/mL；退火条件为：在80～150℃条件下退火5～30min。与现有技术相比，本专利技术提供了一种空穴传输层，由碳量子点制备而成。本专利技术通过使用碳量子点作为钙钛矿发光二极管的空穴传输层，具有优异的空穴传输性能和匹配的能级，且不需要额外的氧等离子体处理或者界面层修饰即可直接在上面制备钙钛矿发光层。碳量子点表面的官能团还可以有效抑制空穴传输层与钙钛矿发光层之间的激子淬灭效应，从而制备出高效稳定的钙钛矿发光二极管。附图说明图1为本专利技术所提供的钙钛矿发光二极管的结构示意图；图2为本专利技术所提供的碳量子的透射显微镜图片；图3为本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的亮度-电压曲线；图4为本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的电流密度-电压曲线；图5为本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的电流效率-电压曲线；图6为本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的EL曲线；图7为本专利技术所提供的红光钙钛矿发光二极管的亮度-电压曲线；图8为本专利技术所提供的红光钙钛矿发光二极管的电流密度-电压曲线；图9为本专利技术所提供的红光钙钛矿发光二极管的电流效率-电压曲线；图10为本专利技术所提供的红光钙钛矿发光二极管的EL曲线；图11本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的亮度-电压曲线；图12为本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的电流密度-电压曲线；图13为本专利技术所提供的绿光钙钛矿发光二极管的电流效率-电压曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种空穴传输层，由碳量子点制备而成。本专利技术将p型的碳量子点作为钙钛矿发光二极管的空穴传输层，代替传统的空穴传输层，可以降低空穴注入壁垒，抑制空穴传输层/钙钛矿层之间的激子淬灭，钝化钙钛矿表面的晶格缺陷，从而提升钙钛矿发光二极管的器件效率和稳定性。所述碳量子点的粒径为1.5～10nm，优选为2～8nm，更优选为4～6nm。所述碳量子点按照如下方法进行制备：将2,3-二氨基萘和柠檬酸在溶剂中溶解，得到混合溶液；在密闭条件下，将所述混合溶液进行加热反应，得到碳量子点。其中，所述二氨基萘和柠檬酸的质量比(10～30)：(30～60)，优选为(15～25)：(35～55)。所述溶剂优选为乙醇。在溶解过程中，辅助以超声以促进原料的溶解，所述超声的时间优选为5～30分钟。所述密闭条件优选在密闭的反应容器中进行，所述密闭反应容器优选为聚四氟乙烯反应釜。所述加热反应的温度为120～200℃，优选为140～180℃；所述反应的时间为2～20小时，优选为5～15小时，进一步优选为8～12小时。反应完成后，将反应釜自然冷却或用水加速冷却至室温；之后，利用适当比例的二氯甲烷和甲醇作为洗脱液，通过硅胶柱色谱法对碳量子点进行提纯；将提纯后的碳量子点分散在邻二氯苯溶剂中，浓度为5～20mg/mL。在本专利技术中，通过旋涂法制备空穴传输层。所述空穴传输层的厚度为5～200nm，优选为10～180nm，进一步优选为50～150nm。本专利技术还提供了一种发光二极管，包括上述空穴传输层。具体的，所述发光二极管的结构从下至上依次为导电玻璃基底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、阴极修饰层和金属电极，所述空穴传输层为上述空穴传输层。参见图1，图1为本专利技术提供的发光二极管的机构示意图，所述钙钛矿发光二极管的结构从下至上依次为导电玻璃基底1、空穴传输层2、钙钛矿发光层3、电子传输层4、阴极修饰层5和金属电极6。其中，导电玻璃基底与金属电极之间连接有电源。所述导电玻璃基底选自ITO或FTO导电玻璃基底，所述钙钛矿层中的钙钛矿材料由AX1、BX2和MX3按照摩尔比a:b:c制备而成。其中a、b、c的摩尔比为(0～100)：(0～100)：(1～100)，优选为(10～90)：(10～90)：(10～90)，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空穴传输层，其特征在于，由碳量子点制备而成。

【技术特征摘要】
1.一种空穴传输层，其特征在于，由碳量子点制备而成。2.根据权利要求1所述的空穴传输层，其特征在于，所述碳量子点的粒径为1.5～10nm。3.根据权利要求1所述的空穴传输层，其特征在于，所述碳量子点按照如下方法进行制备：将2,3-二氨基萘和柠檬酸在溶剂中溶解，得到混合溶液；在密闭条件下，将所述混合溶液进行加热反应，得到碳量子点。4.根据权利要求1所述的空穴传输层，其特征在于，采用旋涂法制备空穴传输层。5.根据权利要求1所述的空穴传输层，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为5～200nm。6.一种发光二极管，其特征在于，包括权利要求1～5任意一项所述的空穴传输层。7.根据权利要求6所述的发光二极管，其特征在于，从下至上依次为导电玻璃基底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、阴极修饰层和金属电极，所述空穴传输层为权利要求1～5任意一项所述的空穴传输层。8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述导电玻璃基底选自ITO或FTO导电玻璃基底；所述钙钛矿层中的钙钛矿材料由AX1、BX2和MX3按照摩尔比a:b:c制备而成，其中a:b:c＝(0～100)：(0～100)：(1～100)，其中A为R1-Y+，R1-为具有1～50个碳原子的脂族烃基...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭占鳌，王志斌，孙文达，王福芝，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11