[發(fā)明專利]發(fā)光裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680049989.2
• 申請日: 2016-06-30
• 公開（公告）號: CN107949925A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 理查德·亨利·弗蘭德;李廣如;狄大衛(wèi);禮薩·薩貝里·穆加達姆;陳致匡
• 申請（專利權）人: 劍橋企業(yè)有限公司;阿卜杜拉阿齊茲國王科技城
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;G02B1/02;G02B5/20;H01L27/32;H05B33/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 程紓孟

發(fā)明領域

本發(fā)明一般涉及包括包含鈣鈦礦晶體的膜的發(fā)光裝置，所述包含鈣鈦礦晶體的膜用絕緣氧化物、絕緣氮化物或絕緣金屬氧化物/氫氧化物網(wǎng)絡的層包封，或者包封在絕緣氧化物、絕緣氮化物或絕緣金屬氧化物/氫氧化物網(wǎng)絡的基體內(nèi)，以及用于制備所述發(fā)光裝置的方法。

發(fā)明背景

先前，我們在我們的共同未決的申請GB 1407606.1和GB 1421133.8中已經(jīng)描述基于鈣鈦礦的發(fā)光裝置。基于地球豐富的有機金屬鹵化物鈣鈦礦材料的發(fā)光裝置近期已經(jīng)被證明表現(xiàn)出明亮且顏色受控的電致發(fā)光(參見Tan，Z.-K.等，Nature Nanotechnology 9，687-692(2014))。在Tan等中公開的裝置的典型實例包括TiO₂/CH₃NH₃PbI_3-xCl_x/F8膜結構。在這些裝置的一些中，在TiO₂上方并且在CH₃NH₃PbI_3-xCl_x下方包括Al₂O₃的薄層作為兩者之間的層，用于優(yōu)化裝置效率并使發(fā)光最小化，Al₂O₃用作針對來自其他電極的空穴的屏障。F.Zhang等(ACS Nano，2015，9(4)，第4533-4542頁)已經(jīng)報道了明亮發(fā)光且顏色可調(diào)節(jié)的膠體CH₃NH₃PbX₃(X＝Br、I、Cl)量子點，其具有在室溫下高至70％的絕對量子產(chǎn)率和低激發(fā)流暢度。可以在例如L.Protesescu等，Nano Lett.2015，15，3692-3696中找到與基于鈣鈦礦的光致發(fā)光裝置相關的其他現(xiàn)有技術。

然而，存在對于基于鈣鈦礦的光致發(fā)光裝置的進一步改善的需求。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，因此提供一種發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置包括基底和沉積在所述基底上的包含鈣鈦礦晶體的膜，其中所述包含鈣鈦礦晶體的膜用絕緣氧化物或絕緣氮化物的層包封，或者包封在絕緣氧化物或絕緣氮化物的基體內(nèi)。

所述發(fā)光裝置可以是光致發(fā)光裝置。我們注意到，在本說明書全文中關于作為光致發(fā)光裝置(其可以通過光吸收激發(fā)以得到光致發(fā)光裝置)的裝置的表述同樣適用于可以通過電激發(fā)激發(fā)的裝置，所述裝置可能需要在鈣鈦礦晶體層或膜上方和下方的電連接，以得到電致發(fā)光裝置，或例如發(fā)光二極管。因此，此處描述的針對光致發(fā)光裝置的優(yōu)選實施方案同樣適用于如在本說明書全文中描述的發(fā)光裝置。

本發(fā)明人已經(jīng)認識到，通過用絕緣氧化物或絕緣氮化物的層包封包含鈣鈦礦晶體的膜，或者將包含鈣鈦礦晶體的膜包封在絕緣氧化物或絕緣氮化物的基體內(nèi)，與其中省略了包封層或基體的基本上類似的光致發(fā)光裝置相比，鈣鈦礦晶體的光致發(fā)光產(chǎn)率基本上相同或者甚至更高。這是出人意料的結果，因為通常將認為沉積到包含鈣鈦礦晶體的膜上的包封層或基體在包封層或基體的沉積期間將導致在鈣鈦礦材料的表面處或表面附近引入電子缺陷狀態(tài)，由此降低鈣鈦礦晶體的光致發(fā)光產(chǎn)率。本發(fā)明人反而已經(jīng)觀察到，與基本上類似的沉積在基底上的原始的鈣鈦礦晶體相比，包封的鈣鈦礦晶體的光致發(fā)光產(chǎn)率相同或甚至更高。“原始的”在此是指在光致發(fā)光裝置的工作之前的包含鈣鈦礦晶體的膜，因為未包封的鈣鈦礦晶體的光致發(fā)光產(chǎn)率在光致發(fā)光裝置的工作期間例如在空氣中降低，如下文將描述的。

此外，包封層或基體有利地提高包含鈣鈦礦晶體的膜針對以下中的一種或多種的穩(wěn)定性：鈣鈦礦晶體的光引發(fā)劣化，包封裝置對氧和/或水的暴露，和鈣鈦礦晶體的熱劣化，如下文將進一步描述的。

因此，在所述光致發(fā)光裝置的一個優(yōu)選實施方案中，所述絕緣氧化物或絕緣氮化物的層或基體被配置為防止在所述光致發(fā)光裝置的工作期間所述鈣鈦礦晶體的光致發(fā)光產(chǎn)率的降低。

絕緣氧化物或絕緣氮化物的層或基體可以通過在晶體周圍形成致密基體進一步防止鈣鈦礦晶體的聚集。

絕緣氧化物或氮化物可以例如包封在例如可以作為層沉積在裝置結構頂上的PMMA、聚苯乙烯、聚酰亞胺或其他材料的聚合物基體內(nèi)。優(yōu)選地，用于包封絕緣氧化物或氮化物的基體的材料可以選擇為使得用于將基體沉積到包含鈣鈦礦晶體的膜上的加工溫度可以低于在高于其時鈣鈦礦晶體可能劣化的閾值，并且特別地低于大約80℃-100℃。