一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法技术

本发明专利技术属于发光二极管制备相关技术领域，并公开了一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法，包括：采用热注入法合成钙钛矿量子点；采用旋涂方式制备钙钛矿量子点发光二极管，且针对量子点薄膜表面执行低温原子层沉积处理以实现改性和填充；对钙钛矿量子点发光二极管进行封装。本发明专利技术还公开了相应的钙钛矿量子点发光二极管产品。通过本发明专利技术，可有效提高量子点薄膜的发光效率和载流子迁移率，实现量子点的有效隔离和钙钛矿量子点离子迁移的有效锚定，相应显著提高了薄膜沉积效果并提升薄膜质量、降低成本，同时具备提高器件封装效果和水氧阻隔能力等优点。

A fabrication method of perovskite quantum dot LED based on atomic layer deposition

【技术实现步骤摘要】
一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法
本专利技术属于发光二极管制备相关
，更具体地，涉及一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法。
技术介绍
量子点又可称为纳米晶，其粒径一般介于1～10nm之间，由于尺寸小于波尔半径。使得电子和空穴被量子限域，进而使得连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激(光照和电致)后可以发射荧光。量子限域效应使得量子点的发射光谱可以通过改变量子点的尺寸、结构和组分来控制，相比于目前市场流行的有机量子点发光二极管具有更好的稳定性、窄的发射谱、宽色域、溶液制备等优点，因而在太阳能电池、发光器件、量子通信、激光器、光谱仪、生物医学疾病监测等领域具有广泛的应用前景。钙钛矿量子点是量子点中一类具有钙钛矿结构的量子点，其具有合成更加简单(无核壳结构)，室温大批量溶液合成、低毒性和缺陷容忍能力强等优点。但是由于钙钛矿量子点本身比表面积大、表面配体脱落而形成的不稳定悬挂键以及本身较强的离子迁移性使得量子点容易被环境中的水氧热侵蚀破坏，导致其晶格结构、尺寸等解离和团聚，从而使得器件失去工作能效。为解决上述问题，目前还没有一种有效的方法，流行普遍的方法就是在量子点合成过程中采用溶液配体交换的方法，采用结合力更强的量子点替换之前的油酸油胺配体，实现量子点溶液和器件稳定性的提升，但是有机配体自身的不稳定性，导致在外界环境的作用下总会脱落，进而导致量子点发生团聚。而针对器件整体结构封装，主要还是采用传统的玻璃盖板的封装方法，不能有效的实现显示器件的柔性化。因此，传统的量子点器件制备和封装方法并不能有效提升器件的性能和工作稳定性。
技术实现思路
针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本专利技术提供了一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法，其中通过对整个处理工艺路线重新进行了设计，先用热注入法合成尺寸均匀可控的钙钛矿量子点，接着采用旋涂和蒸镀的方式制备量子点发光二极管，最后采用玻璃盖板和柔性基底封装，相应可高效率、高质量地加工所需的钙钛矿量子点发光二极管产品；特别是，本专利技术中通过采用了低温原子层沉积原理来对量子点薄膜进行表面缺陷原子层钝化和间隙氧化物填充，可有效提高量子点薄膜的发光效率和载流子迁移率，实现量子点的有效隔离和钙钛矿量子点离子迁移的有效锚定，相应显著提高了薄膜沉积效果并提升薄膜质量、降低成本，同时具备提高器件封装效果和水氧阻隔能力等优点。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)采用热注入法合成量子点的步骤该过程具体包括以下子步骤：(a1)将油胺、油酸、溴化铅和十八烯配置成Pb前驱体，并在氮气气氛下加热到100℃～120℃及充分搅拌，直至溶液充分混合和溶解；(a2)将硬脂酸铯、油酸和十八烯配置成Cs前驱体，然后注入所述Pb前驱体中；两者反应后立即整体置于冰水混合物中冷却至40℃～50℃取出，并放在空气中缓慢冷却直至降至室温一致，由此获得反应原液；(a3)向子步骤(a2)所获得的反应原液中加入乙酸乙酯，接着执行离心处理去除上层清液，将下层沉淀溶于己烷或辛烷中并反复离心清洗，以此方式，采用己烷/乙酸乙酯混合溶剂来调控量子点表面配体，并获得尺寸均匀一致、表面缺陷充分钝化的钙钛矿量子点溶液；(b)量子点发光二极管的制备步骤该过程具体包括以下子步骤：(b1)对ITO玻璃基底执行多次清洗，并采用氮气吹洗干净之后采用等离子体处理其表面；(b2)在经过上述清洗及处理后的ITO玻璃基底上，首先采用旋涂方式将有机功能层执行成膜，然后继续采用旋涂方式，将步骤(a)所获得的钙钛矿量子点溶液在所述有机功能层上执行成膜；(b3)针对子步骤(b2)所形成的钙钛矿量子点薄膜，对其表面采用低温原子性沉积方式进行改性及间隙填充处理；(b4)在处理完毕后的钙钛矿量子点薄膜上，继续采用旋涂方式将电子传输层执行成膜，然后将所形成的器件整体蒸镀铝电极，由此获得量子点发光二极管；(c)量子点发光二极管的封装步骤在步骤(b)所获得的量子点发光二极管表面沉积封装纳米级厚度的氧化物薄膜，以确保量子点不受外界水氧侵蚀，由此获得所需的钙钛矿发光二极管产品。作为进一步优选地，在子步骤(a1)中，优选将油胺、油酸、溴化铅和十八烯按照质量份数为2ml:2ml:0.15g～0.2g:15ml～20ml的比例进行混合配置成Pb前驱体；在子步骤(a2)中，优选将硬脂酸铯、油酸和十八烯按照质量份数为0.1248g:0.1ml～0.15ml:2ml～3ml的比例进行混合配置成Cs前驱体。作为进一步优选地，在子步骤(a3)中，所述乙酸乙酯相对于反应原液的添加比例优选设定按照2.5：1～2:1的体积比进行添加。作为进一步优选地，在子步骤(b3)中，所述低温原子层沉积的操作过程优选设计如下：首先将子步骤(b2)所获得的器件整体放在低温原子层沉积基板上以进行反应，并加热沉积腔体使得该沉积基板的反应温度维持在30℃左右；接着，向沉积腔体中分别持续通入作为第一前驱体的三甲基铝(TMA)和作为第二前驱体的水(H2O)，相应在沉积腔体的空间上形成两路独立的前驱体气流区域，开始低温原子层沉积反应；重复多次低温原子层沉积反应，直至在钙钛矿量子点薄膜表面上沉积纳米级厚度的氧化物薄膜。作为进一步优选地，在子步骤(b3)中，所述低温原子层沉积的操作工艺参数优选设定如下：载气流量为100sccm～150sccm；三甲基铝脉冲时间为0.1s～0.3s，三甲基铝清洗时间为20s～30s，去离子水脉冲时间为0.1s～0.3s，去离子水清洗时间为80s～120s。作为进一步优选地，在子步骤(b4)中，所述电子传输层优选采用ZnO，相应使得整个工艺是在原子层沉积辅助下的全溶液量子点发光二极管制备过程，实现了低成本和可柔性化的特点。作为进一步优选地，在步骤(c)中，优选采用低温平面原子层沉积技术来执行所述沉积封装处理，并且其操作工艺参数优选设定如下：载气流量为100sccm～150sccm；三甲基铝脉冲时间为0.1s～0.2s，三甲基铝清洗时间为20s～30s，去离子水脉冲时间为0.1s～0.2s，去离子水清洗时间为为20s～30s，同时其温度优选控制在60℃左右。按照本专利技术的另一方面，还提供了相应的钙钛矿量子点发光二极管产品。作为进一步优选地，上述钙钛矿量子点发光二极管产品优选用于柔性显示器件。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、本专利技术在钙钛矿量子点发光二极管器件制备过程中，通过引入原子层沉积表面改性和钝化的方法，提高了量子点薄膜对于极性溶剂的耐受能力，同时使得器件具有更高的载流子迁移率，降低了非辐射复合中心缺陷，抑制了激子共振能量转移，以便激子通过辐射复合实现器件充分发光；此外，由于量子点中的ALD交联层会提高薄膜的有机溶剂耐受性，在本专利技术中上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：/n(a)采用热注入法合成量子点的步骤/n该过程具体包括以下子步骤：/n(a1)将油胺、油酸、溴化铅和十八烯配置成Pb前驱体，并在氮气气氛下加热到100℃～120℃及充分搅拌，直至溶液充分混合和溶解；/n(a2)将硬脂酸铯、油酸和十八烯配置成Cs前驱体，然后注入所述Pb前驱体中；两者反应后立即整体置于冰水混合物中冷却至40℃～50℃取出，并放在空气中缓慢冷却直至降至室温一致，由此获得反应原液；/n(a3)向子步骤(a2)所获得的反应原液中加入乙酸乙酯，接着执行离心处理去除上层清液，将下层沉淀溶于己烷或辛烷中并反复离心清洗，以此方式，采用己烷/乙酸乙酯混合溶剂来调控量子点表面配体，并获得尺寸均匀一致、表面缺陷充分钝化的钙钛矿量子点溶液；/n(b)量子点发光二极管的制备步骤/n该过程具体包括以下子步骤：/n(b1)对ITO玻璃基底执行多次清洗，并采用氮气吹洗干净之后采用等离子体处理其表面；/n(b2)在经过上述清洗及处理后的ITO玻璃基底上，首先采用旋涂方式将有机功能层执行成膜，然后继续采用旋涂方式，将步骤(a)所获得的钙钛矿量子点溶液在所述有机功能层上执行成膜；/n(b3)针对子步骤(b2)所形成的钙钛矿量子点薄膜，对其表面采用低温原子性沉积方式进行改性及间隙填充处理；/n(b4)在处理完毕后的钙钛矿量子点薄膜上，继续采用旋涂方式将电子传输层执行成膜，然后将所形成的器件整体蒸镀铝电极，由此获得量子点发光二极管；/n(c)量子点发光二极管的封装步骤/n在步骤(b)所获得的量子点发光二极管表面沉积封装纳米级厚度的氧化物薄膜，以确保量子点不受外界水氧侵蚀，由此获得所需的钙钛矿发光二极管产品。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
(a)采用热注入法合成量子点的步骤
该过程具体包括以下子步骤：
(a1)将油胺、油酸、溴化铅和十八烯配置成Pb前驱体，并在氮气气氛下加热到100℃～120℃及充分搅拌，直至溶液充分混合和溶解；
(a2)将硬脂酸铯、油酸和十八烯配置成Cs前驱体，然后注入所述Pb前驱体中；两者反应后立即整体置于冰水混合物中冷却至40℃～50℃取出，并放在空气中缓慢冷却直至降至室温一致，由此获得反应原液；
(a3)向子步骤(a2)所获得的反应原液中加入乙酸乙酯，接着执行离心处理去除上层清液，将下层沉淀溶于己烷或辛烷中并反复离心清洗，以此方式，采用己烷/乙酸乙酯混合溶剂来调控量子点表面配体，并获得尺寸均匀一致、表面缺陷充分钝化的钙钛矿量子点溶液；
(b)量子点发光二极管的制备步骤
该过程具体包括以下子步骤：
(b1)对ITO玻璃基底执行多次清洗，并采用氮气吹洗干净之后采用等离子体处理其表面；
(b2)在经过上述清洗及处理后的ITO玻璃基底上，首先采用旋涂方式将有机功能层执行成膜，然后继续采用旋涂方式，将步骤(a)所获得的钙钛矿量子点溶液在所述有机功能层上执行成膜；
(b3)针对子步骤(b2)所形成的钙钛矿量子点薄膜，对其表面采用低温原子性沉积方式进行改性及间隙填充处理；
(b4)在处理完毕后的钙钛矿量子点薄膜上，继续采用旋涂方式将电子传输层执行成膜，然后将所形成的器件整体蒸镀铝电极，由此获得量子点发光二极管；
(c)量子点发光二极管的封装步骤
在步骤(b)所获得的量子点发光二极管表面沉积封装纳米级厚度的氧化物薄膜，以确保量子点不受外界水氧侵蚀，由此获得所需的钙钛矿发光二极管产品。


2.如权利要求1所述的一种基于原子层沉积的钙钛矿量子点发光二极管加工方法，其特征在于，在子步骤(a1)中，优选将油胺、油酸、溴化铅和十八烯按照质量份数为2ml:2ml:0.15g～0.2g:15ml～20ml的比例进行混合配置成Pb前驱体；在子步骤(a2)中，优选将硬脂酸铯、油酸和十八烯按照质量份数为0.1248g:0.1ml～0.15ml:2ml～3ml的比例进行混合配置成Cs前驱体。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蓉，周彬泽，曹坤，向勤勇，姜晨晨，耿士才，井尧，刘梦佳，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42