钙钛矿发光层的制备方法、应用和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钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法，涉及电致发光器件技术领域。钙钛矿发光层的制备方法包括以下步骤：旋涂2‑5层浓度为(1‑3)×10

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法
本专利技术涉及电致发光器件
，具体而言，涉及一种钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法。
技术介绍
当今的智能硬件产品大多都已经进入一个平稳发展的阶段，但是关于显示屏幕的技术却一直通过各种不同的方式在不断地进步。与LCD相比，OLED具有诸多优势，如主动发光、无视角问题，重量轻、厚度小，高亮度、高发光效率，发光材料丰富、易实现彩色显示，响应速度快，动态画面质量高，使用温度范围广，可实现弯曲柔韧显示，工艺简单、成本低以及抗震能力强等一系列的优点，因此它被称为未来的理想显示器。OLED的发展需求之一是寻找更为廉价、制备工艺简单且性能优异的发光材料。近年来，有机-无机杂化钙钛矿(ABX3，A代表有机铵阳离子或无机金属阳离子，如CH3NH3+、HC(NH2)2+及Cs+等，B代表二价金属离子，如Pb2+、Sn2+等，X代表卤素离子，如I-、Cl-、Br-等)因其优异的光电子特性，逐渐成为新一代的明星半导体材料，引起研究者们的广泛关注。钙钛矿材料具有光吸收系数高(～105)、光吸收谱较宽(200～1000nm)、带隙可调节(1.5～2.2eV)、载流子扩散长度长(100～1000nm)、载流子的迁移率高(12.5～66cm2/V·s)和激子结合能较低(50～76meV)等诸多优点；此外，这类材料还制备工艺简单、价格较为低廉等优势。这些优点决定其可广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器及激光器等领域，钙钛矿材料所具备的可发射宽光谱及其光色可调的特性，决定其逐渐成为OLED领域的最有潜力的发光材料之一。2014年，Tan等利用低温溶液法制备了FTO/TiO2/CH3NH3PbI3－xClx/F8/Au型的钙钛矿器件，不仅克服了需要液氮、高压等问题，更获得了高亮度的近红外钙钛矿OLED器件；紧接着，研究者们通过使用不同的电子或空穴传输层来优化钙钛矿LED器件的结构，使得器件的外量子效率(EQE)提高到了0.5％左右；随后研究者们对钙钛矿发光层进行了调控，报道了一系列基于纳米钙钛矿材料的LED器件，Zhang等人通过配体辅助再沉积的方法制备了钙钛矿量子点，实现了在405～730nm可见光范围内的光致发光，并证明了小尺寸的钙钛矿量子点具有较高的荧光量子效率；最近，王建浦等人采用溶液加工方法将无机LED中用于提高器件发光效率的量子阱结构引入到钙钛矿LED中，开发了具有多量子阱结构的钙钛矿发光材料，利用这种维度可调的多量子阱钙钛矿材料，制备的OLED器件外量子效率达到12％以上。此外，通过对钙钛矿的组成(包括有机基团、卤素原子比例等)以及形貌(不同温度、溶剂处理)等进行调控，可以获得不同带隙的材料，以此实现钙钛矿材料从近红外光到可见光范围内的多色发光。现有技术在制备钙钛矿发光层时是旋涂钙钛矿量子点分散液获得，但是直接旋涂高浓度的钙钛矿分散液容易在成膜过程中发生量子点的团聚现象，影响其光电性能，为了避免团聚，通常需要对量子点进行较为复杂的化学处理过程，操作较为繁琐。因此，所期望的是提供一种钙钛矿发光层的制备方法，其能够解决上述问题中的至少一个。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种钙钛矿发光层的制备方法，主要通过旋涂2-5层低浓度(1-3)×10-6M的CsPbX3钙钛矿量子点分散液，低浓度可以有效地避免量子点的团聚，旋涂多层(2-5层)钙钛矿可提高发光层中载流子复合浓度，从而可提高钙钛矿器件的光电转换性能。本专利技术的目的之二在于提供一种上述钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。本专利技术的目的之三在于提供一种钙钛矿发光器件，包括上述钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层，具有与上述钙钛矿发光层相同的优势，钙钛矿发光器件光电转换性能好。本专利技术的目的之四在于提供一种上述钙钛矿发光器件的制备方法，便于操作。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，提供了一种钙钛矿发光层的制备方法，包括以下步骤：旋涂2-5层浓度为(1-3)×10-6mol/L的CsPbX3钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，所述CsPbX3钙钛矿量子点分散液的浓度为(1-2)×10-6mol/L，优选为1×10-6mol/L；旋涂层数为3-5层，优选为4层。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，CsPbX3中的X为I、Cl或Br中任意一种或任意两种的组合；优选地，所述CsPbX3钙钛矿量子点分散液采用的溶剂为正辛烷或四氢呋喃。第二方面，提供了一种上述钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。第三方面，提供了一种钙钛矿发光器件，包括上述钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，发光器件为发光二极管；优选地，钙钛矿发光二极管包括基片、依次沉积在基片表面的空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料；优选地，所述基片为ITO基片；优选地，所述空穴传输层的空穴传输材料包括聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类或丁二烯类中的一种或至少两种的组合，优选为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)；优选地，所述电子传输层的电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉或氧化锌中的一种或至少两种的组合，优选为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯；优选地，所述电极材料为LiF/Al或Ag中的任意一种。第四方面，提供了一种钙钛矿发光器件的制备方法，发光器件为发光二极管，钙钛矿发光二极管的制备方法包括以下步骤：在基片上依次制备空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料，得到钙钛矿发光二极管。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，上述钙钛矿发光器件的制备方法包括以下步骤：(a)对基片进行清洗；(b)在清洗后的基片上旋涂空穴传输层溶液，并进行热处理，得到空穴传输层；(c)在步骤(b)得到的空穴传输层上旋涂2-5层浓度为(1-3)×10-6mol/L的CsPbX3钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层；(d)在步骤(c)得到的钙钛矿发光层上沉积电子传输层，再沉积电极材料，得到钙钛矿发光二极管。优选地，在本专利技术技术方案的基础上，步骤(a)中清洗条件包括：依次用水、酮类和醇类溶剂超声清洗10-20min，干燥后用等离子体处理5-10min；优选地，步骤(b)中旋涂厚度为30-60nm，进一步优选地，旋涂转速为2000-4000rpm，旋涂时间为30-50s；优选地，热处理温度为100-140℃，退火时间为10-30min；优选地，步骤(c)中每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s；优选地，步骤(d)沉积电子传输层和沉积电极材料方式均独立地采用热蒸发法或磁控溅射法，进一步优选热蒸发法；优选地，电子传输层的蒸镀速率为蒸镀厚度为30-50nm；优选地，电极材料的蒸镀速率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：旋涂2‑5层浓度为(1‑3)×10‑6mol/L的CsPbX3钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：旋涂2-5层浓度为(1-3)×10-6mol/L的CsPbX3钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。2.按照权利要求1所述的钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，所述CsPbX3钙钛矿量子点分散液的浓度为(1-2)×10-6mol/L，优选为1×10-6mol/L；旋涂层数为3-5层，优选为4层。3.按照权利要求1所述的钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。4.按照权利要求1-3任一项所述的钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，CsPbX3中的X为I、Cl或Br中任意一种或任意两种的组合；优选地，所述CsPbX3钙钛矿量子点分散液采用的溶剂为正辛烷或四氢呋喃。5.一种权利要求1-4任一项所述的钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。6.一种钙钛矿发光器件，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层。7.按照权利要求6所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，发光器件为发光二极管；优选地，钙钛矿发光二极管包括基片、依次沉积在基片表面的空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料；优选地，所述基片为ITO基片；优选地，所述空穴传输层的空穴传输材料包括聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类或丁二烯类中的一种或至少两种的组合，优选为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)；优选地，所述电子传输层的电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李波波，张昭宇，刘浩霖，方铉，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东,44