[发明专利]光电转换层结构的制备方法及应用该结构的光电器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体发光器件技术领域，特别涉及一种光电转换层结构的制备方法及应用该结构的光电器件。

背景技术

可采用溶液工艺加工的光电器件具有成本低、工艺简单、可大面积柔性制备等优势，成为近年来研究的热点。光电转换层薄膜的质量是决定光电器件发光效率或检测灵敏度的重要因素。目前实验室中多数溶液工艺的光电转换层薄膜的制备主要依赖于旋涂法。然而，采用旋涂法制备的光电转换层可能存在结晶不连续的问题。以钙钛矿材料为例，钙钛矿材料前驱体溶液存在结晶快、溶剂挥发慢等因素，导致薄膜结晶不连续、结晶区域较大且分散，结晶区域之间的空隙会导致器件漏电，降低器件的发光效率[1]或检测灵敏度。Li等人[2]将钙钛矿制备成低维材料，并分散在聚酰亚胺等聚合物中，旋涂时聚合物起到粘合剂的作用，有助于形成均匀的复合物光电转换层。然而，聚合物的存在一方面降低了钙钛矿材料在光电转换层中的比例，提高了界面电阻，另一方面会包覆在发光材料的表面形成覆盖层，影响载流子的输运与复合。因此，发展一种制备无覆盖层、结晶区域小、均匀性好的光电转换层的方法，减少光电器件中的漏电流通道，提高器件的发光效率或检测灵敏度，具有迫切的现实意义。

[1]Li J.,Bade S.G.R.,Shan X.,Yu Z.,"Single-Layer Light-Emitting Diodes Using Organometal Halide Perovskite/Poly(Ethylene Oxide)Composite Thin Films".Adv.Mater.,2015,27,5196

[2]Li G.,Tan Z.K.,Di D.,Lai M.L.,Jiang L.,Lim J.H.,Friend R.H.,Greenham N.C.,"Efficient Light-Emitting Diodes Based on Nanocrystalline Perovskite in a Dielectric Polymer Matrix".Nano Lett.,2015,15,2640.

发明内容

本发明的目的是，提供一种光电转换层结构的制备方法及应用该结构的光电器件。该制备方法得到的光电转换层结构可显著增强光电器件的发光效率或检测灵敏度，利用骨架结构可以限制光电转换层材料的结晶区域，改善光电转换层薄膜的均匀性，同时，骨架结构可以填充结晶区域之间的空隙，缓解器件的漏电现象，从而提高光电器件的发光效率或检测灵敏度，有利于推动采用溶液工艺加工的光电器件的产业化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种光电转换层结构的制备方法，包括下述步骤：

1)制备光电转换层材料的前驱体溶液，所述光电转换层材料的前驱体溶液的结构式为Zn(OAc)₂·2H₂O或ABX₃，其中A为有机铵阳离子或Cs中的一种或两种，B为Pb或Sn中的一种或两种，X为I、Br或Cl中的一种或多种；

2)制备透明导电基底，在透明基底上表面铺设透明导电层，形成透明导电基底；

3)在步骤2)中制备好的透明导电基底上表面采用物理镀膜技术或旋涂法制备空穴传输层；

4)利用半导体加工方式，在步骤3)得到的空穴传输层的上表面制备出骨架结构，所述半导体加工方式为胶体模板法、纳米压印法或紫外光刻法；

5)以步骤4)中的骨架结构作为骨架，将步骤1)制备得到的光电转换层材料的前驱体溶液通过旋涂法旋涂在骨架结构的表面，形成光电转换层薄膜，至此得到光电转换层结构。

一种光电器件，该光电器件应用上述制备方法得到的光电转换层结构，采用物理镀膜技术在光电转换层结构的表面生长电子传输层，引出对电极，封装后得到相应的光电器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明制备方法在空穴传输层上先制备一层骨架结构，然后再结合旋涂法得到相应的光电转换层结构，通过该骨架结构可以有效限制光电转换层材料的结晶区域，改善采用溶液加工工艺制备的光电转换层薄膜的均匀性，同时骨架结构可以填充结晶区域之间的空隙，与仅采用一步旋涂法制备而成的发光结构或光电器件相比，本发明能够有效减少光电器件的漏电通道，使漏电现象得到缓解，显著提高了光电器件的发光效率或检测灵敏度。

附图说明

图1为通过本发明制备方法得到的光电转换层结构一种实施例的结构示意图。

图2为本发明光电器件一种实施例的结构示意图。