基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管及制备方法，在PEDOT:PSS中引入双质子分子甘氨酸，通过氨基酸与钙钛矿的Pb

【技术实现步骤摘要】
基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管及制备方法


[0001]本专利技术涉及发光二极管器件领域，具体涉及基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿发光二极管(PeLEDs)作为一种新型发光器件，因其带隙可调、溶液可加工、颜色纯度好、成本低等优点而备受关注。在研究人员的努力下，近年来，红色、绿色和近红外PeLEDs的外量子效率(EQE)均超过了20％，接近EQE的理论上限。这些令人印象深刻的进步使PeLEDs成为下一代显示设备和固态照明的有前途的候选者。然而，蓝色PeLEDs的EQE和光谱稳定性与红色和绿色PeLEDs相差甚远，严重阻碍了实际应用的进展。为了进一步实现全彩显示和白光照明，高性能的蓝色PeLEDs是必不可少的。
[0003]到目前为止，大多数报道都集中在天蓝色PeLEDs(峰值在480
‑
490nm)，而不是全彩显示所需的纯蓝色PeLEDs(峰值在470
‑
479纳米)，为了实现更蓝的发射，通常通过在钙钛矿前驱体中添加更多的氯离子(Cl
‑
)来调节带隙。然而，过量的氯离子容易导致混合卤素的迁移，这对光谱稳定性有负面影响，并使电致发光(EL)在一定偏置下迅速红移。近年来，更高效的纯蓝色PeLEDs最常见的策略是在三维(3D)钙钛矿前驱体中添加散装卤化铵。有机间隔物将钙钛矿层分离，从而生成n值不同的准二维钙钛矿(n表示钙钛矿中无机八面体[PbX6]4‑
的层数，n指以下内容中钙钛矿的不同相)。由于天然的量子阱结构，准二维钙钛矿具有较高的E
b
，表现出优异的发光性能；Yip等人通过将苯乙基阳离子(PEA+)引入混合卤化物钙钛矿前驱体中，实现了5.7％的EQE。然而，纯蓝色准2D PeLEDs的性能仍然不尽如人意。主要障碍可能是混合相在准2D钙钛矿中的分布。一般来说，在结晶过程中，衬底侧容易形成低n相，薄膜顶部容易形成高n相，但考虑到钙钛矿在退火过程中结晶迅速，容易形成相分布不均匀，影响载流子的迁移和重组。Ding等尝试通过在钙钛矿中加入乙酸甲脒来调节相分布，在477nm处获得了8.8％的EQE。此外，高效纯蓝色PeLEDs的另一个关键限制是在空穴传输层(HTLs)衬底和钙钛矿薄膜之间的界面上存在严重的陷阱诱导的非辐射重组损失。一般而言，HTLs的表面状态对钙钛矿后期沉积薄膜的形貌、结晶行为和缺陷密度有很大影响。因此，界面工程在HTLs中被广泛应用，以获得缺陷少的高质量薄膜，从而有效缓解界面处激子的猝灭。聚(3,4
‑
乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)因其高透明度、强附着力和优异的稳定性而在众多HTLs中脱颖而出。然而，在原PEDOT:PSS表面沉积的准2D钙钛矿膜通常形貌较差，缺陷较多，这将进一步阻碍PeLEDs的性能。因此，引入功能添加剂对界面进行改性是十分重要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决目前正蓝光钙钛矿发光二极管光谱稳定性较差的问题，提供了一种通过添加甘氨酸来改性空穴传输层PEDOT:PSS的界面修饰方法，基于此的正蓝色
钙钛矿发光二极管的光谱稳定性和外量子效率都得到了提高。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]一种基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管，其所述二极管结构由下至上分别为阳极、改性空穴传输层、钙钛矿发光层、电子传输层和阴极，其特点是所述改性空穴传输层是由甘氨酸混合PEDOT:PSS实现；其中，
[0007]ITO作为阳极，甘氨酸混合PEDOT:PSS作为改性空穴传输层，准二维钙钛矿PEA2Cs
n
‑1Pb
n
(Br/Cl)
3n+1
作为钙钛矿发光层，TPBi作为电子传输层，LiF/Al作为双层阴极；所述二极管外量子效率EQE提升至7.2％；其中，n＝1、2、3或4。
[0008]一种上述的基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0009](1)将透明导电基片ITO分别在清洁剂、去离子水、丙酮和乙醇中进行超声波清洗15
‑
20min；其中ITO基片的刻蚀厚度为100
‑
200nm；
[0010](2)将清洗干净的ITO基片放入洁净的烘箱烘干，紫外臭氧处理15
‑
20min，将改性PEDOT:PSS旋涂在ITO基片上，退火处理后形成薄膜；膜厚为30
‑
40nm；其中，所述改性PEDOT:PSS是在大气环境中将甘氨酸分别以0、2.5、5、7.5、10mg/mL的浓度溶解在原始PEDOT:PSS溶液中进行改性；改性PEDOT:PSS的旋涂条件为3500rpm/40s，退火条件为150℃/15min；
[0011](3)制备PEA2Cs
n
‑1Pb
n
(Br/Cl)
3n+1
钙钛矿前驱液并将其旋涂到步骤(2)的薄膜上，退火处理之后形成准二维钙钛矿薄膜；膜厚为30
‑
40nm；其中，钙钛矿前驱液的旋涂条件为4000rpm/60s，退火条件为60℃/10min；n＝1、2、3或4；
[0012](4)将步骤(3)制备有多层薄膜的ITO基片转移至真空度＜5
×
10
‑5Pa的真空腔体内，采用热蒸发法，依次沉积TPBi、LiF和Al，其TPBi、LiF和Al的厚度分别为40nm、1nm和100nm；最终制备出依次为ITO/改性PEDOT:PSS/PEA2Cs
n
‑1Pb
n
(Br/Cl)
3n+1
/TPBi/LiF/Al结构的天蓝色钙钛矿发光二极管。
[0013]步骤(3)所述制备PEA2Cs
n
‑1Pb
n
(Br/Cl)
3n+1
钙钛矿前驱液，具体为：在手套箱中，将CsBr，PbBr2，PbCl2，PEABr按照0.21：0.1：0.1：0.16的摩尔比溶解于无水DMSO溶液中，35
‑
40℃加热搅拌3
‑
4h后静置；其中Pb2+的浓度保持在0.2M。
[0014]本专利技术的优点和有益效果：
[0015](1)本专利技术使用的改性材料甘氨酸成本低廉，改性方法操作简单，采用旋涂的方法制备薄膜难度低，实验周期短，器件制备工艺简单便捷，重复性好。
[0016](2)本专利技术公开的甘氨酸改性PEDOT:PSS，不仅适用于旋涂，也适用于刮涂，丝网印刷等多种薄膜之别工艺。
[0017](3)本专利技术通过将甘氨酸引入到PEDOT:PSS中，使得空穴传输层与钙钛矿层之间发生相互作用，实现了准二维钙钛矿中物相n(无机八面体[PbX]4‑
的层数，X为Cl本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管，其所述二极管结构由下至上分别为阳极、改性空穴传输层、钙钛矿发光层、电子传输层和阴极，其特征在于，所述改性空穴传输层是由甘氨酸混合PEDOT:PSS实现；其中，ITO作为阳极，甘氨酸混合PEDOT:PSS作为改性空穴传输层，准二维钙钛矿PEA2Cs
n
‑1Pb
n
(Br/Cl)
3n+1
作为钙钛矿发光层，TPBi作为电子传输层，LiF/Al作为双层阴极；所述二极管外量子效率EQE提升至7.2%；其中，n=1、2、3或4。2.一种权利要求1所述的基于甘氨酸改性PEDOT:PSS的正蓝色钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1) 将透明导电基片ITO分别在清洁剂、去离子水、丙酮和乙醇中进行超声波清洗15
‑
20 min；其中ITO基片的刻蚀厚度为100
‑
200 nm；(2)将清洗干净的ITO基片放入洁净的烘箱烘干，紫外臭氧处理15
‑
20 min，将改性PEDOT:PSS旋涂在ITO基片上，退火处理后形成薄膜；膜厚为30
‑
40 nm；其中，所述改性PEDOT:PSS是在大气环境中将甘氨酸分别以0、2.5、5、7.5、10 mg/mL的浓度溶解在原始PEDOT:PSS溶液中进行改性；改性PEDOT:PSS的旋涂条件为3500 rpm/40 s，退火条件为150℃/15 min；(3)制备PEA2Cs
n<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳琳，赵一航，彭晖，罗春花，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：