[發(fā)明專利]以Ni(Mg)O作為空穴提供層的鈣鈦礦綠光LED及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610219503.7
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105895817B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史志鋒;李新建;孫旭光;吳翟;許婷婷
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/56
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41125
• 代理人: 董曉慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以Ni(Mg)O材料作為空穴提供層的鈣鈦礦綠光LED及其制備方法。

背景技術(shù)

近兩年，一種基于有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料（CH₃NH₃PbX₃，X=Cl/Br/I）的全新太陽能電池引起人們的極大關(guān)注，且在短期內(nèi)已經(jīng)展現(xiàn)出大于20%的高轉(zhuǎn)換效率，接近現(xiàn)今商用級硅基太陽能電池板的性能，呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。伴隨著人們對該新型材料的進(jìn)一步理解和認(rèn)識，基于鈣鈦礦的研究領(lǐng)域已經(jīng)開始擴(kuò)展，其在發(fā)光領(lǐng)域的潛在應(yīng)用使得研究人員在低成本、高亮度LED制備方面看到了新的希望。

CH₃NH₃PbX₃材料是基于金屬鹵化物半導(dǎo)體層和有機(jī)胺層交替堆積的超晶格量子阱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)特征使得材料具有較大的激子結(jié)合能和振子強(qiáng)度，在室溫下即可表現(xiàn)出很強(qiáng)的激子發(fā)光特性。然而，目前已報道的器件結(jié)構(gòu)在載流子平衡注入方面還有很大缺欠，尤其是合適空穴傳輸層的選擇方面還存在問題。這使得鈣鈦礦發(fā)光器件研究在改善器件外量子效率及開啟電壓等特性上遇到了瓶頸。

一種合適的空穴提供層往往具備提升空穴注入效率和阻擋電子的雙重作用，其選擇將直接影響器件的開啟電壓和發(fā)光效率。在已有的鈣鈦礦LED報道中，傳統(tǒng)空穴提供材料PEDOT:PSS和spiro-OMeTAD在器件中的應(yīng)用最為常見（A. B. Wong, M. Lai, S. W. Eaton, Y. Yu, E. Lin, L. Dou, A. Fu, and P. D. Yang, Nano Lett. 15, 5519（2015）; O. A. J. Quintero, R. S. Sanchez, M. Rincon, and I. M. Sero, J. Phys. Chem. Lett. 6, 1883（2015））。但PEDOT:PSS具有較小的離子化電位（真空能級與最高占有軌道能級間的電勢差），其與CH₃NH₃PbX₃間空穴注入勢壘的存在將會增加器件的開啟電壓。spiro-OMeTAD作為空穴提供層可與CH₃NH₃PbX₃之間形成有效的能級匹配，但該材料的電導(dǎo)率和空穴遷移率均較低，并不利于空穴載流子的高效注入，而且其高昂的價格也不利于鈣鈦礦LED的商業(yè)化發(fā)展。更重要的是，上述兩種有機(jī)聚合物雖然原料來源廣泛，但其穩(wěn)定性受水氧的影響極大。

目前，已有CuSCN和CuI等無機(jī)p型半導(dǎo)體材料作為空穴提供材料的報道（I. Seigo, T. Soichiro, V. Henri, N. Hitoshi, M. Kyohei, and L. Peter, ChemPhysChem 15, 1194 (2014);J. A. Christians, R. C. M. Fung, and P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 136, 758 (2014)），但兩種材料的穩(wěn)定性均相對較差，且在能帶調(diào)制上缺乏優(yōu)勢。

因此，有必要尋求其它廉價、高效且具有良好穩(wěn)定性的空穴提供材料，用于高性能鈣鈦礦LED的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以Ni(Mg)O作為空穴提供層的鈣鈦礦綠光LED及制備方法，能夠?qū)崿F(xiàn)低開啟電壓、高外量子效率鈣鈦礦綠光LED制備。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種以Ni(Mg)O作為空穴提供層的鈣鈦礦綠光LED，包括透明導(dǎo)電的襯底，襯底上依次設(shè)有n型的ZnO電子提供層、CH₃NH₃PbBr₃發(fā)光層、p型的Ni(Mg)O空穴提供層以及接觸電極。

所述襯底為ITO導(dǎo)電玻璃襯底或鍍有ITO薄層的柔性襯底，ITO薄層的厚度為120~150納米，電阻率為10^-3~10^-4歐姆?厘米。

n型的ZnO電子提供層的厚度為350~500納米。

CH₃NH₃PbBr₃發(fā)光層的厚度為100~150納米。

p型的Ni(Mg)O空穴提供層的濺射溫度為60~130℃，厚度為100~150納米，電阻率為10^-1~10^-2歐姆?厘米。