[发明专利]一种GaN半导体材料作为电子传输层的钙钛矿发光二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种GaN半导体材料作为电子传输层的钙钛矿发光二极管及其制备方法。本发明采用不同类型的GaN半导体材料作为钙钛矿发光二极管的电子传输层。另外二维GaN量子尺寸效应明显，呈现较好的导电特性。随二维GaN层数的增加，对光的反射特性越来越好。多孔结构的GaN可以与钙钛矿材料充分接触，保证最大程度的光生电荷分离和电荷注入的发生。因此，GaN材料作为发光二极管的电子传输层能够提高器件的量子效率，是合适的选择。

技术领域

本发明涉及一种GaN半导体材料作为电子传输层的钙钛矿发光二极管及其制备方法，属于半导体器件技术领域。

背景技术

现有技术中，卤化铅钙钛矿AMX₃(其中A＝CH₃NH₃⁺，CH(NH₂⁾₂⁺，Cs⁺；M＝Pb²⁺，Sn²⁺；X＝I^-，Br^-，Cl^-)由于其高外部量子效率(EQE)，从1％以下发展到20％，可调色特性，窄带发射和溶液易于制备等优点在低成本照明、高分辨显示器领域的巨大前景引起了全球的关注。钙钛矿型发光二极管(PeLEDs)通常由阳极/空穴传输层(HTL)/钙钛矿发射层(EML)/电子传输层(ETL)/阴极组成，界面工程是提高设备性能的最关键的策略之一，特别是在阴极/ETL的接口上。这是因为ETL和电极之间总是存在能级不匹配，会影响电子和空穴注入的平衡，导致器件的量子效率降低。

ETL不仅被专门设计用于提取光电流，而且还需要表现出与其他PeLEDs结构相称的化学和物理特性，如化学耐久性、界面特性、热/电导率，能带对准，光学特性(例如，折射率和透光率)。TiO₂、ZnO、PEDOT是ETL的最初材料，然而，这些材料有几个缺点，如较差的电子迁移率，酸碱溶液中的化学不稳定性，与钙钛矿层的反应能力，以及难以调节能带结构等。

氮化镓(GaN)具有优良的光学和电学性能，其直接带隙(Eg～3.4eV)，透过率超过整个可见波长的82％，电子迁移率高等。此外，GaN的热稳定性、机械稳定性和化学稳定性使发光二极管(LEDs)、激光二极管(LDs)、和光电探测器(PDs)得以实际应用。随着维数的降低，二维GaN的能带变宽。二维GaN量子尺寸效应明显，呈现较好的导电特性。随二维GaN层数的增加，对光的反射特性越来越好。多孔GaN单晶材料除了兼具单晶材料的优点外还有以下潜在突出优势：(1)多孔结构有利于GaN与钙钛矿材料充分接触，可以保证最大程度的光生电荷分离和电荷注入的发生；(2)多孔结构的GaN具有带隙可调的特性，更能与钙钛矿和阴极结构匹配。因此，GaN材料作为发光二极管的电子传输层能够提高器件的量子效率，是合适的选择。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种GaN半导体材料作为电子传输层的钙钛矿发光二极管及其制备方法。本发明基于不同类型的GaN材料作为电子传输层的钙钛矿发光二极管，自下而上包括导电玻璃层(ITO)、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和金属对电极层。本发明采用简单的旋涂工艺，并将多孔结构的GaN半导体单晶作为钙钛矿发光二极管的电子传输层，增大了与钙钛矿层接触面积，同时减缓钙钛矿层的分解，提高稳定性。因此，本发明采用以下技术方案：

一种GaN半导体材料作为电子传输层的钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)将致密的氧化镍薄膜从氧化镍靶材上采用磁控溅射法溅射到ITO导电玻璃上；