一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法。该发光器件由上至下，依次包括电极（10）、空穴传输层（11）、压电膜（12）和ITO导电玻璃（13）；在整体发光器件的侧面设置有电源模块（14）；所述电源模块（14）分别与电极（10）和ITO导电玻璃（13）连接。该基于压电膜的钙钛矿发光器件的制备步骤包括：（1）ITO导电玻璃的清洗处理；（2）压电膜的制备；（3）压电膜的极化处理；（4）空穴传输层及电极的制备；（5）组装电源回路。本发明专利技术的发光器件直接实现了机械能和光能之间的转化，并且钙钛矿量子点发光性能优异，显色指数高，在指示灯、光电传感器、压力传感器等领域中具有重要的实际意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法
本专利技术涉及发光器件
，尤其涉及一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法。
技术介绍
自从1880年，J.居里和P.居里兄弟在晶体中最早发现了材料的压电现象，开启了压电效应的大门，各种关于压电效应的研究开始迅速发展了起来。后来人们发现木材、羊毛和骨头等也具有压电性并开始了聚合物压电性的研究，开始合成压电高聚物，但它们压电性都很低，没有实用价值。直到1969年，日本的科学家报道了聚偏氟乙烯（PVDF）在高温高电压下极化后可产生比较高的压电性，有工业应用价值，从而使压电聚合物的研究发生了历史性的转折。压电薄膜的出现，使得压电效应的应用有了进一步的突破。而近年来，钙钛矿量子点作为一种新型的荧光材料，由于其发射光谱广、半峰宽窄、光谱可调、量子产率高等优点，在发光二极管、屏幕显示等领域中显示出极大的潜力，引起了很多研究学者的关注。但是，现有的钙钛矿量子点同时也存在着稳定性差、分散性不足、容易团聚等缺点，限制了对钙钛矿量子点的进一步研究及应用。在科学研究中，利用复合高分子聚合物结构对钙钛矿量子点进行包裹保护，制备高质量的量子点薄膜，能够达到既分散又稳定的效果。通过高分子聚合物包裹制备薄膜，得到稳定性好的高质量钙钛矿量子点薄膜，使得钙钛矿量子点达到稳定状态，扩大钙钛矿量子点的使用范围。现阶段，压电薄膜主要应用于音频转换器，机电传感器，仿生领域等等，但是很少用于光学领域，尤其是发光器件。已有的压电效应指示发光器件，是利用压电效应，将机械能转化为电能，再通过一系列的放大电路进行放大，再接通发光器件进行指示。其过程繁琐复杂，工艺复杂，不能够一步到位。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种基于压电膜的钙钛矿发光器件。该压电发光器件稳定性好，灵敏度高，巧妙利用压电效应和钙钛矿量子点的受激发光原理，直接实现机械能与光能之间的能量转换。同时，钙钛矿量子点作为一种新型的荧光材料，具有发射光谱广、半峰宽窄、光谱可调、量子产率高、显色指数高等优点，可以充分实现高显色指数的效果，光学指示明显，可以直接可视化观察机械压力的效果，效果简单方便，并且实现了机械能到光能的转换，在指示灯、光电传感器、压力传感器等领域中具有重要的实际意义。本专利技术目的还在于提供所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的制备方法。本专利技术通过如下技术方案实现。一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，由上至下，依次包括电极、空穴传输层、压电膜和ITO导电玻璃；在整体发光器件的的侧面设置有电源模块；所述电源模块分别与电极和ITO导电玻璃连接。进一步地，在电源模块通电情况下，辅以外界压力作用，压电膜利用压电效应产生电势差，补充电压，使器件发光，发光强度和外界压力呈正相关关系。更进一步地，所述电源模块通电为1-4V的直流电源。更进一步地，所述外界压力为100-500N。更进一步地，所述器件发光的发射光的半峰宽为20-40nm，波长范围为420-660nm。进一步地，所述电极的厚度为50~100nm。进一步地，所述电极的材料包括铝、铜、钛或镍。进一步地，所述空穴传输层的厚度为50~100nm。进一步地，所述空穴传输层的材料包括PEDOT（3，4-乙撑二氧噻吩聚合物）/PSS（聚苯乙烯磺酸盐）、NPB（N,N’-二(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-联苯-4,4’-二胺）、PVK（聚乙烯基咔唑）、TPBi（1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯）、PolyTPD（聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]）、TAPC（4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]）、CuSCN（硫氰酸亚铜）和CuI（碘化亚铜）中的一种以上。进一步地，所述压电膜的厚度为100-500nm。进一步地，所述压电膜具有压电效应，压电应变常数d33为25-45pC/N。进一步地，所述压电膜的材料包括钙钛矿量子点材料和压电材料。更进一步地，所述压电材料包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚氯乙烯中的一种以上。更进一步地，所述钙钛矿量子点材料的化学式为ABX3，其中：A为Cs、CH3NH3和NH2-CH=NH2中的一种以上；B为Pb和Sn中的一种以上；X为Cl、Br和I中的一种以上。优选的，所述X全为I时，制备的钙钛矿发光器件发射出主波长为630-660nm的红光。优选的，所述X全为Br时，器件发射出主波长为490-510nm的绿光。优选的，所述X全为Cl时，器件发射出主波长为420-440nm的蓝光。优选的，当X由Cl和Br以摩尔比1:1~1:2的混合，得到发射主波长为450~480nm的发光器件。优选的，当X由Br和I以摩尔比1:1~1:2的混合，得到发射主波长为580~620nm的发光器件。进一步地，所述ITO导电玻璃的厚度为100~500nm。进一步地，整体发光器件的周围有一圈保护边框，包括上保护边框或下保护边框两种类型；保护边框能使压电膜不容易受到外界的干扰，提高稳定性，且保护边框的材料为透明材料，具有透光功能。更进一步地，所述上保护边框包覆除整体发光器件底面外的整体发光器件。更进一步地，所述下保护边框包覆除整体发光器件上端面外的整体发光器件。更进一步地，所述保护边框采用的材料包括PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、PVC（聚氯乙烯）、PS（聚苯乙烯）、ABS（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物）或PP（聚丙烯）。更进一步地，所述保护边框的厚度为200~500μm。制备所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的方法，包括如下步骤：（1）ITO导电玻璃的清洗处理：对ITO导电玻璃依次采用甲苯、丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗；（2）压电膜的制备：将配制好的钙钛矿量子点材料前驱体溶液与压电材料溶液混合，搅拌均匀，真空脱泡后，涂覆在ITO导电玻璃上，退火处理，在ITO导电玻璃上制得压电膜；（3）压电膜的极化处理：将制得的压电膜的进行极化处理；（4）空穴传输层及电极的制备：在极化后的压电膜上旋涂空穴传输层材料溶液，旋涂后进行退火处理，制得空穴传输层；在制备的空穴传输层上表面，通过蒸镀制备电极；（5）组装电源回路：在完成压电膜、空穴传输层及电极的制备的整体发光器件的侧面放置电源模块，通过钎焊方式，将ITO导电玻璃与电极分别与电源连接，形成电路回路，得到基于压电膜的钙钛矿发光器件；（6）组装保护边框：在完成上述（1）-（5）基本步骤后，为保护钙钛矿发光器件，增加保护边框，在钙钛矿发光器件连接面涂上一层OCA光学胶，和保护边框进行配合装配，固定后保护边框起到保护作用，得到具有保护边框的基于压电膜的钙钛矿发光器件。进一步地，步骤（1）中，所述甲苯、丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗的时间分别为10-20min、10-15min、10-20min和20-30min。进一步地，步骤（1）中，清洗完成后的ITO导电玻璃在无水乙醇中保存备用，使用时再用大量去离子水清洗除去无水乙醇。进一步地，步骤（2）中，所述钙钛矿量子点材料前驱体溶液与压电材料溶液的体积比为1:5~15。进一步地，步骤（2）中，所述钙钛矿量子点材料前驱体溶液的浓度为10mg/ml-30mg/ml。进一步地，步骤（2）中，所述钙钛矿量子点材料前驱体溶液中溶剂为体积比20:2:1的二甲基甲酰胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，由上至下，依次包括电极（10）、空穴传输层（11）、压电膜（12）和ITO导电玻璃（13）；在整体发光器件的的侧面设置有电源模块（14）；所述电源模块（14）分别与电极（10）和ITO导电玻璃（13）连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，由上至下，依次包括电极（10）、空穴传输层（11）、压电膜（12）和ITO导电玻璃（13）；在整体发光器件的的侧面设置有电源模块（14）；所述电源模块（14）分别与电极（10）和ITO导电玻璃（13）连接。2.根据权利要求1所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，在电源模块（14）通电情况下，辅以外界压力作用，压电膜（12）利用压电效应产生电势差，补充电压，使器件发光，发光强度和外界压力呈正相关关系；所述电源模块（14）通电为1-4V的直流电源；所述外界压力为100-500N；所述器件发光的发射光的半峰宽为20-40nm，波长范围为420-660nm。3.根据权利要求1所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述电极（10）的厚度为50~100nm；所述电极（10）的材料包括铝、铜、钛或镍；所述空穴传输层（11）的厚度为50~150nm；所述空穴传输层（11）的材料包括PEDOT/PSS、NPB、PVK、TPBi、PolyTPD、TAPC、CuSCN和CuI中的一种以上；所述压电膜（12）的厚度为100-500nm；所述压电膜（12）具有压电效应，压电应变常数d33为25-45pC/N；所述压电膜（12）的材料包括钙钛矿量子点材料和压电材料；所述ITO导电玻璃（13）的厚度为100~500nm。4.根据权利要求3所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述压电材料包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚氯乙烯中的一种以上；所述钙钛矿量子点材料的化学式为ABX3，其中：A为Cs、CH3NH3和NH2-CH=NH2中的一种以上；B为Pb和Sn中的一种以上；X为Cl、Br和I中的一种以上；所述X全为I时，制备的钙钛矿发光器件发射出主波长为630-660nm的红光；所述X全为Br时，器件发射出主波长为490-510nm的绿光；所述X全为Cl时，器件发射出主波长为420-440nm的蓝光；当X由Cl和Br以摩尔比1:1~1:2的混合，得到发射主波长为450~480nm的发光器件；当X由Br和I以摩尔比1:1~1:2的混合，得到发射主波长为580~620nm的发光器件。5.根据权利要求1所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，整体发光器件的周围有一圈保护边框，包括上保护边框或下保护边框两种类型；所述上保护边框包覆除整体发光器件底面外的整体发光器件，所述下保护边框包覆除整体发光器件上端面外的整体发光器件；所述保护边框采用的材料包括PMMA、PVC、PMMA、PS、ABS或PP；所述保护边框的厚度为200~500μm。6.制备权利要求1~5任一项所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）ITO导电玻璃的清洗处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗涛，汤勇，余彬海，颜才满，陆龙生，李家声，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44