[发明专利]一种表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管及其制备方法，所述钙钛矿发光器件自下而上依次包括阳极、空穴注入层、二维原子晶体材料层，钙钛矿发光层、金属纳米颗粒核壳结构层、电子传输层、电子注入层与阴极；所述二维原子晶体材料包括过渡金属硫化物二维晶体，所述钙钛矿发光层为准二维钙钛矿，所述准二维钙钛矿通过在前驱体中添加有机卤化物铵盐实现；所述金属纳米颗粒核壳结构层包括金属纳米颗粒核层和壳层；所述金属纳米颗粒核层为Au、Ag中的一种或AlAg合金，壳层为SiO₂；所述金属纳米颗粒核壳结构层的表面配体为聚苯乙烯。本发明的制备方法工艺简单，成本较低且所得发光二极管发光性能显著提高。

技术领域

本发明涉及发光二极管领域，特别涉及一种表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管及其制备方法。

背景技术

近年来，由于具备光谱吸收范围可调节、长扩散长度、高荧光量子产率等优异的性能，金属卤化物钙钛矿材料在光电探测器、发光二极管和X射线探测器等光电器件的应用上备受关注，成为学术界的研究热点之一。然而，基于三维钙钛矿材料制备得到的LED器件，其钙钛矿发光层激子束缚能较小、表面缺陷较多，导致量子产率普遍较低。研究表明，通过引入长链的有机阳离子，可以制备出准二维结构的钙钛矿，钙钛矿和配体之间形成具有类似多量子阱的结构，可以有效提高器件的光电性能；另一方面，高性能器件必须尽量满足电子和空穴的电荷注入平衡，且满足器件在稳定的电流注入情况下具有较好的稳定性。因此研究如何在保持器件高的外量子效率的同时提高器件的稳定性，同时有效简化器件的制备工艺成本，具有十分重要的意义。

目前金属卤化物钙钛矿发光二极管仍面临发光效率和稳定性不高等瓶颈。为了进一步提高器件性能，人们通常通过A位阳离子工程，制备准二维发光层，混合配体工程等措施且在一定程度上提高了器件的发光效率。同时2020年福州大学公开了《一种含有银纳米颗粒的钙钛矿发光二极管器件的制备方法》。具体是在制备钙钛矿前驱体过程中同步合成Ag纳米颗粒，通过在钙钛矿层中掺杂 Ag纳米颗粒以期望制备高性能钙钛矿发光二极管。但是Ag纳米颗粒的掺杂会造成发光层缺陷密度提高不利于器件性能。因此如何在保持高质量发光层的基础上制备高效金属卤化物钙钛矿发光二极管成为当下亟需解决的关键问题。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管，器件的性能和稳定性明显提高。

本发明的另一目的在于提供上述表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种表面等离子激元协同增强的准二维钙钛矿发光二极管，所述钙钛矿发光器件自下而上依次包括阳极、空穴注入层、二维原子晶体材料层，钙钛矿发光层、金属纳米颗粒核壳结构层、电子传输层、电子注入层与阴极；所述二维原子晶体材料包括过渡金属硫化物二维晶体，所述钙钛矿发光层为准二维钙钛矿，所述准二维钙钛矿通过在前驱体中添加有机卤化物铵盐实现。

优选的，所述金属纳米颗粒核壳结构层包括金属纳米颗粒核层和壳层；所述金属纳米颗粒核层为Au、Ag中的一种或AlAg合金，壳层为SiO₂；所述金属纳米颗粒核壳结构层的表面有表面配体，所述表面配体为聚苯乙烯。

进一步优选的，所述金属纳米颗粒的尺寸为5-30纳米；

进一步优选的，所述金属纳米颗粒核壳结构层的表面配体的尺寸为10-100 纳米。