[發明專利]光電轉換層結構的制備方法及應用該結構的光電器件

有效

• 申請號: 201610530793.7
• 申請日: 2016-07-07
• 公開（公告）號: CN105990534B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 耿翀;徐庶;畢文剛;張紫輝;張勇輝
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56;H01L51/50;H01L51/52;H01L51/54;H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)12210
• 代理人: 胡安朋,付長杰

技術領域

本發明涉及半導體發光器件技術領域，特別涉及一種光電轉換層結構的制備方法及應用該結構的光電器件。

背景技術

可采用溶液工藝加工的光電器件具有成本低、工藝簡單、可大面積柔性制備等優勢，成為近年來研究的熱點。光電轉換層薄膜的質量是決定光電器件發光效率或檢測靈敏度的重要因素。目前實驗室中多數溶液工藝的光電轉換層薄膜的制備主要依賴于旋涂法。然而，采用旋涂法制備的光電轉換層可能存在結晶不連續的問題。以鈣鈦礦材料為例，鈣鈦礦材料前驅體溶液存在結晶快、溶劑揮發慢等因素，導致薄膜結晶不連續、結晶區域較大且分散，結晶區域之間的空隙會導致器件漏電，降低器件的發光效率[1]或檢測靈敏度。Li等人[2]將鈣鈦礦制備成低維材料，并分散在聚酰亞胺等聚合物中，旋涂時聚合物起到粘合劑的作用，有助于形成均勻的復合物光電轉換層。然而，聚合物的存在一方面降低了鈣鈦礦材料在光電轉換層中的比例，提高了界面電阻，另一方面會包覆在發光材料的表面形成覆蓋層，影響載流子的輸運與復合。因此，發展一種制備無覆蓋層、結晶區域小、均勻性好的光電轉換層的方法，減少光電器件中的漏電流通道，提高器件的發光效率或檢測靈敏度，具有迫切的現實意義。

[1]Li J.,Bade S.G.R.,Shan X.,Yu Z.,"Single-Layer Light-Emitting Diodes Using Organometal Halide Perovskite/Poly(Ethylene Oxide)Composite Thin Films".Adv.Mater.,2015,27,5196

[2]Li G.,Tan Z.K.,Di D.,Lai M.L.,Jiang L.,Lim J.H.,Friend R.H.,Greenham N.C.,"Efficient Light-Emitting Diodes Based on Nanocrystalline Perovskite in a Dielectric Polymer Matrix".Nano Lett.,2015,15,2640.

發明內容

本發明的目的是，提供一種光電轉換層結構的制備方法及應用該結構的光電器件。該制備方法得到的光電轉換層結構可顯著增強光電器件的發光效率或檢測靈敏度，利用骨架結構可以限制光電轉換層材料的結晶區域，改善光電轉換層薄膜的均勻性，同時，骨架結構可以填充結晶區域之間的空隙，緩解器件的漏電現象，從而提高光電器件的發光效率或檢測靈敏度，有利于推動采用溶液工藝加工的光電器件的產業化。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種光電轉換層結構的制備方法，包括下述步驟：

1)制備光電轉換層材料的前驅體溶液，所述光電轉換層材料的前驅體溶液的結構式為Zn(OAc)₂·2H₂O或ABX₃，其中A為有機銨陽離子或Cs中的一種或兩種，B為Pb或Sn中的一種或兩種，X為I、Br或Cl中的一種或多種；

2)制備透明導電基底，在透明基底上表面鋪設透明導電層，形成透明導電基底；

3)在步驟2)中制備好的透明導電基底上表面采用物理鍍膜技術或旋涂法制備空穴傳輸層；

4)利用半導體加工方式，在步驟3)得到的空穴傳輸層的上表面制備出骨架結構，所述半導體加工方式為膠體模板法、納米壓印法或紫外光刻法；

5)以步驟4)中的骨架結構作為骨架，將步驟1)制備得到的光電轉換層材料的前驅體溶液通過旋涂法旋涂在骨架結構的表面，形成光電轉換層薄膜，至此得到光電轉換層結構。

一種光電器件，該光電器件應用上述制備方法得到的光電轉換層結構，采用物理鍍膜技術在光電轉換層結構的表面生長電子傳輸層，引出對電極，封裝后得到相應的光電器件。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本發明制備方法在空穴傳輸層上先制備一層骨架結構，然后再結合旋涂法得到相應的光電轉換層結構，通過該骨架結構可以有效限制光電轉換層材料的結晶區域，改善采用溶液加工工藝制備的光電轉換層薄膜的均勻性，同時骨架結構可以填充結晶區域之間的空隙，與僅采用一步旋涂法制備而成的發光結構或光電器件相比，本發明能夠有效減少光電器件的漏電通道，使漏電現象得到緩解，顯著提高了光電器件的發光效率或檢測靈敏度。

附圖說明

圖1為通過本發明制備方法得到的光電轉換層結構一種實施例的結構示意圖。

圖2為本發明光電器件一種實施例的結構示意圖。