[发明专利]钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法，涉及电致发光器件技术领域。钙钛矿发光层的制备方法包括以下步骤：旋涂2‑5层浓度为(1‑3)×10^‑6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。本发明缓解了现有技术在制备钙钛矿发光层时直接旋涂高浓度的钙钛矿分散液容易在成膜过程中发生量子点的团聚，影响其光电性能的技术问题。本发明通过旋涂2～5层低浓度(1‑3)×10^‑6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，可有效地避免量子点的过度团聚，从而可提高钙钛矿LED器件的光电转换性能，同时该方法操作非常简单、可重复性较好。

技术领域

本发明涉及电致发光器件技术领域，具体而言，涉及一种钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法。

背景技术

当今的智能硬件产品大多都已经进入一个平稳发展的阶段，但是关于显示屏幕的技术却一直通过各种不同的方式在不断地进步。与LCD相比，OLED具有诸多优势，如主动发光、无视角问题，重量轻、厚度小，高亮度、高发光效率，发光材料丰富、易实现彩色显示，响应速度快，动态画面质量高，使用温度范围广，可实现弯曲柔韧显示，工艺简单、成本低以及抗震能力强等一系列的优点，因此它被称为未来的理想显示器。OLED的发展需求之一是寻找更为廉价、制备工艺简单且性能优异的发光材料。

近年来，有机-无机杂化钙钛矿(ABX₃，A代表有机铵阳离子或无机金属阳离子，如CH₃NH₃⁺、HC(NH₂)₂⁺及Cs⁺等，B代表二价金属离子，如Pb²⁺、Sn²⁺等，X代表卤素离子，如I^-、Cl^-、Br^-等)因其优异的光电子特性，逐渐成为新一代的明星半导体材料，引起研究者们的广泛关注。钙钛矿材料具有光吸收系数高(～105)、光吸收谱较宽(200～1000nm)、带隙可调节(1.5～2.2eV)、载流子扩散长度长(100～1000nm)、载流子的迁移率高(12.5～66cm²/V·s)和激子结合能较低(50～76m eV)等诸多优点；此外，这类材料还制备工艺简单、价格较为低廉等优势。这些优点决定其可广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器及激光器等领域，钙钛矿材料所具备的可发射宽光谱及其光色可调的特性，决定其逐渐成为OLED领域的最有潜力的发光材料之一。

2014年，Tan等利用低温溶液法制备了FTO/TiO₂/CH₃NH₃PbI_3－xCl_x/F8/Au型的钙钛矿器件，不仅克服了需要液氮、高压等问题，更获得了高亮度的近红外钙钛矿OLED器件；紧接着，研究者们通过使用不同的电子或空穴传输层来优化钙钛矿LED器件的结构，使得器件的外量子效率(EQE)提高到了0.5％左右；随后研究者们对钙钛矿发光层进行了调控，报道了一系列基于纳米钙钛矿材料的LED器件，Zhang等人通过配体辅助再沉积的方法制备了钙钛矿量子点，实现了在405～730nm可见光范围内的光致发光，并证明了小尺寸的钙钛矿量子点具有较高的荧光量子效率；最近，王建浦等人采用溶液加工方法将无机LED中用于提高器件发光效率的量子阱结构引入到钙钛矿LED中，开发了具有多量子阱结构的钙钛矿发光材料，利用这种维度可调的多量子阱钙钛矿材料，制备的OLED器件外量子效率达到12％以上。此外，通过对钙钛矿的组成(包括有机基团、卤素原子比例等)以及形貌(不同温度、溶剂处理)等进行调控，可以获得不同带隙的材料，以此实现钙钛矿材料从近红外光到可见光范围内的多色发光。

现有技术在制备钙钛矿发光层时是旋涂钙钛矿量子点分散液获得，但是直接旋涂高浓度的钙钛矿分散液容易在成膜过程中发生量子点的团聚现象，影响其光电性能，为了避免团聚，通常需要对量子点进行较为复杂的化学处理过程，操作较为繁琐。