一种基于CuI-CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED制造技术

一种基于CuI

【技术实现步骤摘要】
一种基于CuI
‑
CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED


[0001]本技术属于钙钛矿LED研究
，具体涉及一种基于CuI
‑
CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED。

技术介绍

[0002]随着全球性环保意识的增强，人类对能源开发和控制的认知越来越清晰，然而能源的储量是有限的，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，近年来，卤化铅基钙钛矿材料由于具有高的发光量子产率、大的光吸收截面、优异的载流子输运性能以及窄带发射等优势，在太阳能电池、光电二极管和激光器等领域具有广泛的应用前景，是近年来备受关注的明星光电材料。2014年，英国剑桥大学 Richard H．Friend等报道了室温下工作的近红外（CH3NH3PbI3‑
x
CI
x
）、绿光（CH3NH3PbBr3）和红光（CH3NH3Pbl3‑
x
Br
x
）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。但是，由于铅基卤化钙钛矿材料的毒性会对人体和环境产生影响，以及其中重金属Pb易溶于水、稳定性差带来的两个严重挑战使铅基钙钛矿的商业应用遭遇阻碍。
[0003]虽然无机钙钛矿材料正在被研究者们逐步优化，但基于卤化物钙钛矿材料的LED器件中所用的电荷传输层一般为聚合物材料，这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。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10 h，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，虽然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，但其发光效率相比以往有机－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。
[0004]基于上述，寻找合适的低毒或无毒、光电子性能优良、环境稳定性高的无铅钙钛矿材料迫在眉睫。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。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种基于CuI
‑
CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED，为进一步制备工艺简单、可实用化的、高效钙钛矿发光器件奠定坚实基础，在提高了电荷传输层稳定性的同时，实现了明显的黄色发光。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于CuI
‑
CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED，包括从上到下依次设置的Al2O3衬底、GaN电子传输层、CsCu2I3发光层、CuI空穴传输层、Au电极层和GaN导电层上的In电极层。
[0008]进一步优化，所述CsCu2I3发光层的厚度为120
‑
140nm。
[0009]进一步优化，所述CuI空穴传输层的厚度为293
‑
313nm。
[0010]进一步优化，所述Au电极层包括40
‑
50个单个电极，每个单个电极直径为1
‑
2 mm，厚度为20
‑
30nm。
[0011]进一步优化，所述GaN电子传输层的In电极层包括3
‑
5个单个电极，每个单个电极直径为1
‑
2 mm。
[0012]本技术的有益效果为：
[0013]本技术采用具有带隙较宽，热导率较高，击穿电子强，饱和电子漂移速度大及化学性质稳定等优点的GaN作为电子传输层；具有较高的激子束缚能、较小的空穴有效质量、较高的载流子浓度和空穴迁移率以及可见光区透过率高、无毒、储量丰富、成本低廉等优点的CuI作为空穴传输层；相比传统有机金属卤化物钙钛矿材料以及卤化铅基钙钛矿材料，用储量更丰富以及对人体和环境无毒无害的Cu元素替代了卤化铅基钙钛矿材料中的Pb元素，采用具有极佳的安全稳定性以及低成本、高性能等优点的CsCu2I3作为发光层，首创了p
‑
CuI/CsCu2I3/n
‑
GaN结构的全无机钙钛矿LED发光器件，为进一步制备工艺简单、可实用化的、高效钙钛矿发光器件奠定坚实基础，在高效稳定的同时，保证了极佳的发光效率，能够产生明显的黄色发光，为全无机钙钛矿的研究作出了突出贡献。
附图说明
[0014]图1为本技术的平面结构示意图；
[0015]图2为本技术的立体结构示意图；
[0016]图3为Au电极层制备过程中所用掩膜版的结构示意图；
[0017]图4为CsCu2I3发光层XRD图；
[0018]图5为CsCu2I3发光层PL图；
[0019]图6为CuI空穴传输层XRD图；
[0020]图7为CuI空穴传输层PL图；
[0021]图中：1、Al2O3衬底，2、GaN电子传输层，3、CsCu2I3发光层，4、CuI空穴传输层，5、Au电极层，6、GaN导电层上的In电极层。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]一种基于CuI
‑
CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED，包括从上到下依次设置的Al2O3衬底1、GaN电子传输层2、CsCu2I3发光层3、CuI空穴传输层4、Au电极层5和GaN导电层上的In电极层6。所述CsCu2I3发光层3厚度为120
‑
140nm，所述CuI空穴传输层4厚度为293
‑
313nm，所述Au电极层5包括40
‑
50个单个电极，每个单个电极直径为1
‑
2 mm，厚度为20
‑
30nm，所述GaN电子传输层的In电极层6包括3
‑
5个单个电极，每个单个电极直径为1
‑
2 mm。
[0024]Al2O3衬底1通过清洗GaN电子传输层2，用锡纸包裹GaN电子传输层2一侧制备，该包裹面积为20.15mm
×
4mm矩形。
[0025]CsCu2I3发光层3的具体制备方法为：采用型号为ZHDS400的真空蒸发蒸镀机在GaN电子传输层2上制备CsCu2I3发光层3，具体为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CuI
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CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED，其特征在于：包括从上到下依次设置的Al2O3衬底（1）、GaN电子传输层（2）、CsCu2I3发光层（3）、CuI空穴传输层（4）、Au电极层（5）和GaN导电层上的In电极层（6）。2.如权利要求1所述的一种基于CuI
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CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED，其特征在于：所述CsCu2I3发光层（3）的厚度为120
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140nm。3.如权利要求1所述的一种基于CuI
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CsCu2I3组合结构的全无机钙钛矿LED，其特征在于：所述CuI空穴传输层（4）的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵洋，王辉，项国姣，王培尧，张佳慧，梅梦岩，宋澄乐，金一丹，丁兵鑫，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：