一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件制造技术

一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，包括从上到下依次设置高透过率的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的电子传输层，热稳定性好的NiO的空穴传输层，具有带隙宽度大且可调、诱导载流子的高效注入、提高载流子注入复合效率的In

【技术实现步骤摘要】
一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件


[0001]本技术属于钙钛矿LED研究
，具体涉及一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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 Richard H．Friend等报道了室温下工作的近红外（CH3NH3PbI3‑
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CI
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）、绿光（CH3NH3PbBr3）和红光（CH3NH3Pbl3‑
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Br
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）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。现有技术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NiO
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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。此外，电荷传输层与发光层之间的能带匹配对促进发光膜层中激子的复合，提高器件的性能尤为重要。

技术实现思路

[0004]本技术提供一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，在充分考虑各传输层之间的晶格匹配度以及能带结构之间的匹配关系的前提下，采用光学电学等性能优异的无机电荷传输层及极化诱导层，首创了InN/In
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N/CsPbBr3/NiO结构的全无机
钙钛矿LED发光器件，为克服钙钛矿LED研究中现存的问题提供了新的思路和解决方案，同时在提高器件工作寿命和稳定性的前提下，保证了较高的电荷传输效率，可实现高效稳定的，高色纯度绿色发光。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：
[0006]一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，包括从上到下依次设置的ITO衬底、InN电子传输层、In
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Al1‑
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N极化诱导层、CsPbBr3发光层、NiO空穴传输层、Au电极层和ITO衬底导电层上的In电极层7。
[0007]进一步优化，所述ITO衬底尺寸为20.15mm
×
20.15mm
×
1.30mm，厚度为155
‑
205nm，电阻范围为7
‑
10Ω。
[0008]进一步优化，所述InN电子传输层厚度为40
‑
60nm，晶粒尺寸为80
‑
92nm。
[0009]进一步优化，所述In
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N极化诱导层厚度为90
‑
110nm。
[0010]进一步优化，所述CsPbBr3层厚度为158
‑
170nm。
[0011]进一步优化，所述NiO空穴传输层厚度为66
‑
74nm。
[0012]进一步优化，所述金电极层包括40
‑
50个单个电极，每个单个电极直径为1.3
‑
1.7mm，厚度为20
‑
32nm。
[0013]进一步优化，所述ITO衬底导电层上的In电极层包括3
‑
5个单个电极，每个单个电极直径为1.3
‑
1.7mm。
[0014]本技术的有益效果为：
[0015]本技术采用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，热稳定性好的NiO作为空穴传输层，具有带隙宽度大且可调，诱导载流子的高效注入，提高载流子注入复合效率的In
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N作为极化诱导层，具有更好的环境稳定性和更高的激子束缚能无机CsPbBr3作为发光层的 InN/In
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Al1‑
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N/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
[0016]图1为本技术的平面结构示意图；
[0017]图2为本技术的立体结构示意图；
[0018]图3为Au电极层制备过程中所用掩膜版的结构示意图；
[0019]图4为CsPbBr3发光层XRD图；
[0020]图5为CsPbBr3空穴传输层PL图；
[0021]图中：1、ITO衬底，2、InN电子传输层，3、In
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N极化诱导层，4、CsPbBr3发光层，5、NiO空穴传输层，6、Au电极层，7、ITO衬底导电层上的In电极层。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术的附图，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于InN电子传输层的全无机钙钛矿LED发光器件，其特征在于：包括从上到下依次设置的ITO衬底（1）、InN电子传输层（2）、In
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Al1‑
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N极化诱导层（3）、CsPbBr3发光层（4）、NiO空穴传输层（5）、Au电极层（6）和ITO衬底导电层上的In电极层（7）。2.如权利要求1所述的一种基于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ITO衬底（1）尺寸为20.15mm
×
20.15mm
×
1.30mm，厚度为155
‑
205nm，电阻范围为7
‑
10Ω。3.如权利要求1所述的一种基于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InN电子传输层（2）厚度为40
‑
60nm，晶粒尺寸为80
‑
92nm。4.如权利要求1所述的一种基于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In
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【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，赵洋，宋澄乐，项国姣，刘悦，张津铭，梅梦岩，王培尧，金一丹，丁兵鑫，宋子涵，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：新型
国别省市：