[发明专利]一种钙钛矿发光二极管及其制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿发光二极管及其制备方法，属于发光二极管技术领域。本发明的钙钛矿发光二极管从下至上依次包括：具有ITO导电薄膜的玻璃衬底；空穴传输层；纳米粒子和/或穴醚掺杂的准二维钙钛矿发光层；电子传输层；修饰层；电极。本发明还提供了所述钙钛矿发光二极管的制备方法。本发明的钙钛矿发光二极管的发光层为纳米粒子和/或穴醚掺杂的准二维钙钛矿薄膜，通过掺杂可以使准二维钙钛矿薄膜中的结构阶数分布变窄，减少较低或较高阶数相的出现，从而抑制薄膜内部的非辐射复合；基于该机理，最终获得具有更高外量子效率(EQE)的发光二极管器件。

技术领域

本发明属于发光二极管技术领域，具体涉及一种纳米粒子和/或穴醚掺杂准二维钙钛矿层的钙钛矿发光二极管及其制备方法。

背景技术

传统的有机-无机杂化三维钙钛矿材料具有载流子迁移率高、陷阱态密度低等优点，目前已在光伏领域得到了广泛应用。然而，由于其激子结合能较低并且难以限制载流子的自由扩散，因此无法获得较高的辐射复合效率，使其不能直接应用于发光二极管中。构建准二维结构钙钛矿是提高钙钛矿材料激子结合能、增强量子限域，从而提升辐射复合效率的有效途径。准二维钙钛矿中的多重量子阱结构具有较强的介电屏蔽和量子限域特性，可以使材料的激子结合能达到几百meV，因此在发光二极管和激光等领域具有极大的应用潜力。然而，通常所制备的准二维钙钛矿薄膜内部仍具有较强的缺陷诱导非辐射复合，导致薄膜的荧光量子产率有一定损失并具有激发光强依赖性。这是由于常规溶液法制备的准二维钙钛矿薄膜会不可避免地出现准二维结构阶数不纯的现象。因为钙钛矿不同前驱体组分的溶解度差异和阳离子空间位阻的不同，最终导致了在垂直薄膜方向上，准二维阶数的梯度分布，其中低阶数的钙钛矿相主要集中在薄膜底部，高阶数相集中在薄膜表面附近。较宽的准二维阶数分布可以导致薄膜的荧光量子产率降低，这是因为薄膜中较低阶数钙钛矿相的晶粒尺寸相对较小，形成更多晶界导致缺陷态密度增大，非辐射复合加剧；同时，薄膜中较高阶数的钙钛矿相将具有较低的激子结合能和量子限域能力，激子易发生解离并且载流子自由扩散导致辐射复合速率降低，缺陷诱导的非辐射复合几率增加。因此，调控准二维钙钛矿薄膜中的结构阶数分布，使阶数分布变窄从而避免较低或较高阶数钙钛矿相的出现，将是提高薄膜荧光量子产率和器件发光效率的有效策略。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于纳米粒子和/或穴醚掺杂的准二维钙钛矿发光二极管及其制备方法，本发明的钙钛矿发光二极管的发光层为纳米粒子和/或穴醚掺杂的准二维钙钛矿薄膜，通过掺杂可以使准二维钙钛矿薄膜中的结构阶数分布变窄，减少较低或较高阶数相的出现，从而抑制薄膜内部的非辐射复合；基于该机理，最终获得具有更高外量子效率(EQE)的发光二极管器件。

为了实现上述目的，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种钙钛矿发光二极管，从下至上依次包括：

具有ITO(氧化铟锡)导电薄膜的玻璃衬底(ITO作为器件阳极)；

空穴传输层；

钙钛矿发光层；

电子传输层；

修饰层；

电极(作为器件阴极)；

其特征在于，

所述钙钛矿发光层为纳米粒子和/或穴醚掺杂的准二维钙钛矿薄膜。