[发明专利]一种聚环氧乙烷掺杂的准二维钙钛矿薄膜及其制备方法与发光器件

说明书

本发明公开了一种聚环氧乙烷掺杂的准二维钙钛矿薄膜及其制备方法与发光器件，该薄膜包括准二维钙钛矿和聚环氧乙烷；所述准二维钙钛矿的分子式为L₂FA_xPb₃Br₁₀，所述的L为正一价有机铵离子，所述的x＝2～3。本发明在制备发光层的过程中，在前驱体中掺入适量的聚环氧乙烷聚合物，显著地提升了钙钛矿薄膜的质量，具体表现为钙钛矿薄膜表面粗糙度的显著降低，钙钛矿晶粒的显著细化，准二维钙钛矿薄膜中的非辐射复合相的生成受到抑制，准二维钙钛矿薄膜的相纯度得到了大幅度的提升；所得发光器件的发光亮度、电流效率得到显著提高；同时方法简单，重复性好，操作简便，掺杂材料来源广且价格便宜。

技术领域

本发明属于光电器件技术领域，具体涉及一种聚环氧乙烷掺杂的准二维钙钛矿薄膜及其制备方法与发光器件。

背景技术

LED器件中的常用的半导体发光材料有无机发光材料、有机发光材料和量子点发光材料等。传统的无机发光材料存在色纯度低且需要高能耗的真空沉积制备工艺等缺点。可溶液加工的有机发光二极管(OLED)和量子点发光二极管(QLED)虽具有较好的发光性能，但是目前正在经历或者刚开始商业化进程，存在蓝光OLED寿命短、QLED中铬的毒性高、产率低以及成本高等缺点需要克服。

1839年，俄罗斯矿物学家L.A.Peroskite首次在乌拉尔山脉发现钛酸钙(CaTiO₃)矿石，后来经过研究发现了许多类似结构的物质，为了纪念这位发现者，科学家将此类化学结构通式为ABX₃的物质统称为perovskite。金属卤化物钙钛矿材料由于具有可低温溶液加工、高载流子迁移率、光学带隙可调、较大的载流子扩散长度和高色纯度等出色性能，成为制备高效光电器件的有力候选材料。在目前光电器件研究的钙钛矿中，A一般为一价阳离子，如有机甲铵(CH₃NH₃⁺,MA)离子、甲眯(CH(NH₂)₂⁺,FA)离子和无机Cs⁺阳离子等；B为二价金属阳离子，常见的有Pb²⁺、Sn²⁺等，X代表一价的卤素阴离子(X＝Cl^-,Br^-,I^-)。

在已报道的器件结构中，研究人员采用聚合物与钙钛矿混合溶解的方法制备了聚合物/钙钛矿混合发光层(彭俊彪,黄国辉,谢淦澂,邹建华,王娟红,江从彪,麦超晃,王坚,曹镛.一种钙钛矿薄膜及其制备方法与应用)获得了晶粒尺寸小，具有较高薄膜覆盖率和规整度的钙钛矿薄膜，其发光薄膜用于红光发光器件。可见钙钛矿薄膜质量的改善是提高正装钙钛矿发光二极管性能行之有效的手段。但在绿光发光二极管领域，目前溶液法制备的钙钛矿薄膜的形貌较差、缺陷较多，限制了钙钛矿发光二极管器件性能的提升，钙钛矿发光层的形貌质量直接决定了PeLED器件的效率和稳定性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种向新型准二维钙钛矿材料中掺杂聚环氧乙烷聚合物作为发光层制备钙钛矿发光二极管的方法。该方法能够显著改善钙钛矿薄膜质量，具体表现为钙钛矿薄膜的质量的显著提高，晶粒的进一步细化，有效提高钙钛矿发光二极管的发光强度和电流效率等性能。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种聚环氧乙烷掺杂的准二维钙钛矿薄膜，包括准二维钙钛矿和聚环氧乙烷；所述准二维钙钛矿的分子式为L₂FA_xPb₃Br₁₀，所述的L为正一价有机铵离子，所述的x＝2～3。

优选的，所述正一价有机铵离子为苯丙基胺离子(PPA⁺)，苯乙基胺离子(PEA⁺)，苯丁基胺离子(PBA⁺)，异丁基铵离子(i-BA⁺)中的一种或多种；