一种制造钙钛矿和银纳米线复合的光电器件的方法技术

本发明专利技术公开一种基于聚(环氧乙烷)/钙钛矿发光层和银纳米线复合的发光二极管。该光电探测器自下而上依次包括：衬底；发光层，在图案中沉积的银纳米线及其上方的钙钛矿。银纳米线均匀分布在钙钛矿发光复合层上，银纳米线与钙钛矿形成电极，钙钛矿发光复合层被配置为中间层以产生可检测的光源。银纳米线作为阴极，增加器件的稳定性和器件制作性能的重复性。器件的稳定性和器件制作性能的重复性。器件的稳定性和器件制作性能的重复性。

【技术实现步骤摘要】
一种制造钙钛矿和银纳米线复合的光电器件的方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件，涉及包含钙钛矿发光材料的钙钛矿发射层，尤其涉及组装包含钙钛矿发光材料的钙钛矿发射层的方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿材料在光电器件领域的应用越来越受到青睐。由于地球上储量丰富且相对便宜，许多用于制造此类设备的钙钛矿材料具有优于替代有机和无机设备更具成本效益的优势。此外，钙钛矿材料具有固有特性，例如可在可见光、紫外线和红外线范围内轻松调节的光学带隙，使它们非常适合光电子应用。钙钛矿发光二极管(perovskite light emitting diodes，PeLED)、钙钛矿太阳能电池和光电探测器、钙钛矿激光器、钙钛矿晶体管、钙钛矿可见光通信(VLC)设备等，都是钙钛矿材料在光电器件领域的应用。
[0003]钙钛矿发光材料的一个潜在应用是显示器。全彩色显示器的行业标准要求将子像素设计为发出特定颜色，称为“饱和”颜色。这些标准要求饱和的红色、绿色和蓝色子像素，其中可以使用本领域公知的CIE 1931(x, y)色度坐标来测量颜色。甲基铵碘化铅(CH3NH3PbI3)、甲脒溴化铅(CH(NH2)2PbBr3)和氯化甲基铵铅(CH3NH3PbCl3)等钙钛矿材料可以分别发出红光、绿光和蓝光，因此可以用于全彩色显示器。
[0004]PeLED中使用钙钛矿发光材料，可比常规有机发光二极管（OLED）使用有机发光材料获得更优异的性能，例如强电致发光特性，无与伦比的高色纯度，以及更广阔的色域、出色的电荷传输特性和低非辐射率等。在显示器中，使用PeLED代替OLED或与OLED结合使用时，可以实现性能优势，例如扩大色域。
[0005]PeLED使用薄钙钛矿薄膜，在施加电压时会发光，已成为一种在显示器、照明和标牌等应用中越来越受欢迎的技术。Adjokatse等人描述了几种PeLED材料和配置，这些内容全部被引用并包含在本文中。PeLED具有优于包含有机发光材料的常规有机发光二极管(OLED)的性能优势，例如强大的电致发光特性、无与伦比的高色纯度、出色的电荷传输特性和低非辐射率。
[0006]钙钛矿发光材料的一个潜在应用是显示器。全彩色显示器需要将子像素设计为发出特定的“饱和”颜色，包括饱和的红、绿、蓝三种颜色，可以使用CIE 1931（x，y）色度坐标进行测量。甲基铵碘化铅(CH3NH3PbI3)是一种发出红光的钙钛矿材料，甲脒溴化铅(CH(NH2)2PbBr3)是一种发出绿光的钙钛矿材料，氯化甲基铵铅(CH3NH3PbCl3)是一种发出蓝光的钙钛矿材料。在显示器中，使用PeLED替代或与OLED结合使用，可获得性能优势，例如扩大色域。

技术实现思路

[0007]本文中所使用的术语“钙钛矿”指任何可用于光电装置的钙钛矿材料。这些材料可以采用ABX三维(3D)结构，其中A和B是阳离子，X是阴离子，都可以被认为是钙钛矿材料。A阳离子可以大于B阳离子。B阳离子可以与周围的X阴离子形成六次配位，而A阴离子可以与周
围的X阴离子进行12次配位。术语“钙钛矿”进一步包括可采用L2(ABX3)
n
‑1BX4(也可写作L2A
n
‑1B
n
X
3n+1
)的层状结构的任何材料，其中L、A和B是阳离子，X是阴离子，n是位于两层阳离子L之间的BX4单层数。
[0008]钙钛矿材料有多种类型，其中一种显示出对光电设备特别有前景的是金属卤化物钙钛矿材料。对于金属卤化物钙钛矿材料，A组分可以是一价有机阳离子，例如甲基铵(CH3NH
3+
)或甲脒(CH(NH2)
2+
)，无机原子阳离子，例如铯(Cs
+
)，或其组合；B组分可以是二价金属阳离子，例如铅(Pb
2+
)，锡(Sn
2+
)，铜(Cu
2+
)，铕(Eu
2+
)或其组合；X组分可以是卤化物阴离子，例如I
‑
，Br
‑
，Cl
‑
或其组合。当A组分是有机阳离子时，钙钛矿材料可以定义为有机金属卤化物钙钛矿材料。CH3NH3PbBr3和CH(NH2)2PbBr3是具有3D结构的有机金属卤化物钙钛矿材料的非限制性示例。当A组分是无机阳离子时，钙钛矿材料可以定义为无机金属卤化物钙钛矿材料。CsPbCl3，CsPbBr3和CsPbI3是无机金属卤化物钙钛矿材料的非限制性实例。
[0009]钙钛矿材料具有不同层数的结构。本文所用的术语和领域技术人员通常的理解一致，拥有大量层的钙钛矿材料被称为3D钙钛矿材料，尽管这种钙钛矿材料的层数可达n = ∞。当层数n较大时，例如n大于10，钙钛矿材料采用的层状结构为L2(ABX3)
n
‑1BX4，与3D结构为ABX3的钙钛矿材料近似等效。仅具有一层的钙钛矿材料被称为2D钙钛矿材料。当层数n=1时，钙钛矿材料采用L2(ABX3)
n
‑1BX4层状结构，具有二维(2D)结构L2BX4。层数较少的钙钛矿材料被称为准二维钙钛矿材料。在n较小的情况下，例如n在大约2
‑
10的范围内，钙钛矿材料采用准二维(Quasi
‑
2D)结构，层状结构为L2(ABX3)
n
‑1BX4。由于量子限制效应，层数较多的层状钙钛矿材料具有最低的能带隙，其中n最高。钙钛矿材料具有不同数量的层状结构，包括2D钙钛矿材料、准2D钙钛矿材料、3D钙钛矿材料或其组合，这些层状结构的数量和排列方式决定了钙钛矿材料的性质和应用。因此，钙钛矿材料可以包括不同层数的准二维钙钛矿材料的整体，也可以包括不同层数的层状钙钛矿材料的整体，这些不同的材料可以通过不同的制备方法来实现。
[0010]当钙钛矿材料的层数 n 很大时（例如 n 大于约 10），采用层状结构为 L 的钙钛矿材料 2 (ABX 3 ) n
‑
1 BX 4 就可以近似视为具有钙钛矿材料的 3D 结构 ABX 3 。如本文所述，钙钛矿材料的层数越多，通常被称为 3D 钙钛矿材料，尽管认识到这种材料的层数可以无限大。当层数 n=1 时，钙钛矿材料的层状结构为 L 2 (ABX 3 ) n
‑
1 BX 4 ，并采用 L 的二维(2D)结构 2 BX 4 。仅具有一层的钙钛矿材料可称为 2D 钙钛矿材料。当层数较小（例如 n 在大约 2
‑
10 的范围内）时，钙钛矿材料的层状结构为 L 2 (ABX 3 ) n
‑
1 BX 4 ，并采用准二维 (quasi
‑
2D) 结构。层数较少的钙钛矿材料可称为准二维钙钛矿材料。由于量子限制效应，层状钙钛矿材料结构的能带隙最低，其中 n 最大。 钙钛矿材料可以具有任意数量的层，包括 2D 钙钛矿材料、准 2D 钙钛矿材料、3D 钙钛矿材料或其组合。例如，钙钛矿可以包括具有不同层数的层状钙钛矿材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造钙钛矿和银纳米线复合的光电器件的方法，其特征在于，该方法包括：将有机金属卤化物钙钛矿墨水均匀地打印在透明电极基板的至少一部分上，形成一个在透明电极基板上并与其接触的发光层；将接触面罩放置在发光层上方，接触面罩的尺寸和图案用于定义图案化电极；将银纳米线墨水均匀地打印在接触面罩上的图案化区域内，作为阴极在发光复合层上并与其接触。2.根据权利要求1所述的制造钙钛矿和银纳米线复合的光电器件的方法，其特征在于，其中有机金属卤化物钙钛矿墨水包括聚合物单体、溶剂、聚(环氧乙烷)混合溶液、钙钛矿前驱体和引发剂。3.根据权利要求2所述的制造钙钛矿和银纳米线复合的光电器件的方法，其特征在于，其中银纳米线墨水包括银纳米线、溶剂和表面活性剂。4.根据权利要求1所述的制造钙钛矿和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓利，吴立鹏，徐锐强，张有为，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：