本发明专利技术提供基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，该发光器件包括衬底、电子传输层、发光层、空穴传输层、正电极层及设置在衬底上表面的负电极层，所述衬底、所述电子传输层、所述发光层、所述空穴传输层及所述正电极层从下到上依次设置；本发明专利技术发光器件的制备方法包括以下步骤：依次制备电子传输层、发光层、空穴传输层、正电极层、负电极层，本发明专利技术在提高器件工作寿命和稳定性的同时，保证了较高的发光效率，实现了高色纯度的绿光发射，具有较大的科研价值，进一步商业化后具有广阔的市场潜力与应用价值。
All inorganic perovskite LED light-emitting device based on Inn electron transport layer
【技术实现步骤摘要】
基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件
本专利技术属于钙钛矿LED研究
，具体涉及基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件。
技术介绍
随着全球资源的日益枯竭，节能高效成为各领域追求的目标。LED的出现是照明领域质的飞跃。最近几十年以来，以GaN为代表的第三代LED高速发展，但是氮化物存在着衬底昂贵，制作工艺复杂等缺点，不适合长期发展。研究者们正积极寻找其替代品。钙钛矿材料具有直接可调的带隙，优异的载流子传输性能和光电转换效率，发光效率高，成本低，制备过程简单，易大规模制造等优点，成为下一代LED发光器件的理想材料。最近几年，钙钛矿材料吸引了光伏领域绝大多数研究者们的目光。2014年，英国剑桥大学RichardH．Friend等报道了室温下工作的近红外（CH3NH3PbI3-xCIx）、绿光（CH3NH3PbBr3）和红光（CH3NH3Pbl3-xBrx）的三维金属卤化物钙钛矿型LED，引起了广大科研工作者的关注。然而，由于杂化钙钛矿材料中有机阳离子组分具有易挥发、易分解的特征，使得器件稳定性变差，这严重制约着该类器件技术成果的产业化。2015年1月，Kovalenko等首次报道了溶液法合成的CsPbX3量子点及其优异的荧光性能，全无机CsPbX3钙钛矿应运而生。随后几年，研究者通过调控纳米晶表面态等方法提升了器件发光效率。这些研究表明无机钙钛矿CsPbX3极具潜力成为低成本照明显示中新的候选材料。尽管CsPbX3无机钙钛矿相对于有机－无机杂化钙钛矿更稳定了，但LED器件中所用的电荷传输层一般为聚合物材料，直接导致了器件的工作时间不持久，且有机物自身的绝缘性会遏制器件电流密度的增加。因此，采用制备工艺成熟、导电性良好的无机材料替代传统的有机材料作为电荷传输层，不仅能大大提高器件在大气环境下工作的稳定性和持久性，还有助于器件承受更大的电流密度。关于这方面的研究也有相关报道，Tan等采用无机氧化物NiOx替代聚合物PEDOT:PSS作为LED器件的空穴传输层，器件的最大亮度和最大电流效率分别提高了1.6倍和3.3倍。Shan等采用掺杂的ZnO和NiO分别作为电子传输层和空穴传输层，构筑了基于GsPbBr3量子点的全无机结构的LED器件。尽管器件的亮度和效率并不理想，但该器件在未封装、大气环境下连续工作10h，仍保持初始发光效率的80％，工作稳定性远胜于采用传统聚合物作为电荷传输层的器件。可见，采用无机材料作为电荷传输层构筑全无机钙钛矿器件可改善器件的工作稳定性，但其发光效率相比已往有机－无机杂化钙钛矿器件还存在很大的提升空间。因此，选择合适的电荷传输层在无机钙钛矿LED制备中至关重要。尽管有机金属卤化物钙钛矿材料及其器件的研究热潮持续至今,但由于其所用的聚合物电荷传输层（例如：PEDOT:PSS，PVK和TPBi等）中有机阳离子组分的易挥发、易分解的不稳定性特征，加上有机物自身的绝缘性,很大程度上遏制了器件电流密度的增加,从而不利于器件发光效率的提升。直接导致其寿命短、发光稳定性差，发光效率较低，严重制约着这类材料的技术成果产业化。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术的不足，提供一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，克服了钙钛矿LED研究中现存的稳定性差、寿命短、光电转化效率低等问题，在提高器件工作寿命和稳定性的同时，保证了较高的发光效率，实现了高色纯度的绿光发射。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，该发光器件包括衬底、电子传输层、发光层、空穴传输层、正电极层及设置在衬底上表面的负电极层，所述衬底、所述电子传输层、所述发光层、所述空穴传输层及所述正电极层从下到上依次设置。进一步的，所述衬底为表层涂有ITO薄膜的导电玻璃，衬底的尺寸为：20mm×20mm×1mm~20.3mm×20.3mm×1.5mm。进一步的，电子传输层的厚度为45~55nm，晶粒尺寸为80~90nm。进一步的，发光层的厚度为160~168nm。进一步的，空穴传输层的厚度为65~75nm。进一步的，正电极层为由Au制备的若干个直径为1~2mm，厚度为20~30nm的电极。进一步的，正电极层电极的个数为40~50个。进一步的，负电极层为In材料制备的若干个直径为1~2mm，厚度为0.1~0.2mm的电极。进一步的，负电极层电极的个数为3~5个。基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件的制备方法，包括以下步骤：步骤一、对衬底进行清洗，用氮气吹干后，用锡纸对衬底表层的ITO薄膜进行边缘覆盖，覆盖面积为20mm×3.8mm~20.3mm×4.2mm；步骤二、使用高纯度铟靶，利用磁控溅射法将InN粒子沉积在ITO薄膜上，得InN电子传输层；步骤三、使用真空蒸发蒸镀机，在步骤二得到的InN电子传输层上制备发光层，采用蒸发-蒸发的方法，先蒸发PbBr2，再蒸发CsBr，蒸发完成后，将样品放进退火仪，在95~105℃的氮气氛围中进行退火处理，使CsBr和PbBr2充分反应形成结晶良好的CsPbBr3发光层；步骤四、使用掺杂的NiO陶瓷靶，利用磁控溅射法将NiO粒子沉积在步骤三制得的CsPbBr3发光层上，得NiO空穴传输层；步骤五、使用高纯度Au靶，利用磁控溅射法，在铜掩膜板的遮盖下，将Au粒子沉积在步骤四制得的NiO空穴传输层上，得Au正电极；步骤六、将步骤一中的锡纸从ITO薄膜上移开，漏出被锡纸覆盖的ITO薄膜层，将铟粒切成颗粒，将颗粒放在被锡纸覆盖的ITO薄膜层区域内，并将颗粒压成圆饼状，随后将其放入退火仪进行退火处理，得到与衬底结合紧密的负In电极层。本专利技术的有益效果主要表现在以下几个方面：本专利技术采用具有绝对成本优势：在相同面积下相比蓝宝石衬底成本下降近20倍、高透过率的ITO作为器件衬底；具有极高的饱和电子漂移速度、最小的有效电子质量及较高的电子迁移率的InN作为电子传输层；具有非常高的光透过率和空穴迁移率，成本低廉，热稳定性好NiO作为空穴传输层；具有更好的环境稳定性和更高的激子束缚能无机CsPbBr3作为发光层。制备出InN/CsPbBr3/NiO结构的全无机钙钛矿LED发光器件。为克服钙钛矿LED研究中现存的稳定性差、寿命短、光电转化效率低等问题提供了新的思路和解决方案。在提高器件工作寿命和稳定性的同时，保证了较高的发光效率，实现了高色纯度的绿光发射，具有较大的科研价值，进一步商业化后具有广阔的市场潜力与应用价值。附图说明图1是本专利技术的发光器件的结构示意图；图2是图1的立体结构示意图；图3是本专利技术发光器件能带结构示意图结构示意图；图4是本专利技术CsPbBr3发光层的X射线衍射图；图5是本专利技术CsPbBr3发光层SEM扫描电镜图；图6是本专利技术CsPbBr3发光层PL光致发光图；图中标记：1、衬底，2、电子传输层，3、发光层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：该发光器件包括衬底、电子传输层、发光层、空穴传输层、正电极层及设置在衬底上表面的负电极层，所述衬底、所述电子传输层、所述发光层、所述空穴传输层及所述正电极层从下到上依次设置。/n
【技术特征摘要】
1.基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：该发光器件包括衬底、电子传输层、发光层、空穴传输层、正电极层及设置在衬底上表面的负电极层，所述衬底、所述电子传输层、所述发光层、所述空穴传输层及所述正电极层从下到上依次设置。
2.根据权利要求1所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：所述衬底为表层涂有ITO薄膜的导电玻璃，衬底的尺寸为：20mm×20mm×1mm~20.3mm×20.3mm×1.5mm。
3.根据权利要求1所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：电子传输层的厚度为45~55nm，晶粒尺寸为80~90nm。
4.根据权利要求1所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：发光层的厚度为160~168nm。
5.根据权利要求1所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：空穴传输层的厚度为65~75nm。
6.根据权利要求1所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：正电极层为由Au制备的若干个直径为1~2mm，厚度为20~30nm的电极。
7.根据权利要求6所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：正电极层电极的个数为40~50个。
8.根据权利要求1所述的基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，赵洋，杨非凡，李静杰，彭文博，周毅坚，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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