[發(fā)明專利]一種基于MgO-CsPbBr3結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710046512.5
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106876533B
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史志鋒;李營;吉慧芳;雷玲芝;李新建
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/26;H01L33/44
• 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

本發(fā)明提供一種基于MgO?CsPbBr₃結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制備方法，利用MgO絕緣層在高電場下的碰撞離化過程產(chǎn)生非平衡載流子，從而實現(xiàn)無p型空穴傳輸材料的鈣鈦礦發(fā)光器件的制備。本發(fā)明的發(fā)光器件包括絕緣的襯底，襯底上依次設(shè)有n型的電子提供層、CsPbBr₃發(fā)光層、MgO絕緣層以及接觸電極。本發(fā)明一方面利用MgO絕緣層在高電場下的碰撞離化過程產(chǎn)生載流子，另一方面借助CsPbBr₃/MgO界面處較大的導帶勢壘可以形成對CsPbBr₃層中注入電子的有效限制，從而實現(xiàn)非平衡電子和空穴載流子在CsPbBr₃層中的高效率輻射復合，克服了傳統(tǒng)CsPbBr₃發(fā)光器件開啟電壓較大的難題，對CsPbBr₃發(fā)光器件簡化工藝、增強穩(wěn)定性、減小功耗具有非常重要的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體發(fā)光器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于MgO-CsPbBr₃結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制備方法。

背景技術(shù)

近兩年，有機/無機雜化鈣鈦礦材料（CH₃NH₃PbX₃，X=Cl/Br/I）在發(fā)光領(lǐng)域的潛在應(yīng)用開始引起人們的廣泛關(guān)注，基于鈣鈦礦薄膜和量子點體系的發(fā)光器件均已被成功制備，覆蓋從藍光到紅光范圍內(nèi)的可見光波段。但是，基于CH₃NH₃PbX₃材料的發(fā)光器件在穩(wěn)定性上一直不能令人滿意，因此人們開始將目光轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性更優(yōu)的CsPbX₃（X=Cl/Br/I）體系材料，且已可制備出基于CsPbBr₃材料的綠光發(fā)光器件。

然而，目前已報道的CsPbBr₃器件結(jié)構(gòu)在載流子傳輸與注入方面還存在很多問題，尤其是空穴提供層的選擇方面。一種合適的空穴提供材料既要保證空穴的高效注入，又要有電子阻擋的效果，以上兩點將直接決定CsPbBr₃發(fā)光器件的開啟電壓及其效率。而傳統(tǒng)的空穴提供材料PEDOT:PSS和spiro-OMeTAD由于和CsPbBr₃發(fā)光層間空穴注入勢壘的存在將會增大器件的開啟電壓（J. Xing, F. Yan, Y. W. Zhao, S. Chen, H. K. Yu, Q.Zhang, R. G. Zeng, H. V. Demir, X. W. Sun, A. Huan, and Q. H. Yang, ACS Nano10, 6623（2016）; O. A. J. Quintero, R. S. Sanchez, M. Rincon, and I. M. Sero,J. Phys. Chem. Lett. 6, 1883（2015））。此外，上述兩種有機聚合物材料的電導率均較低，并不利于空穴載流子的高效注入，而且兩種材料的穩(wěn)定性很差，受環(huán)境中水氧影響極大。

考慮到鈣鈦礦材料具有雙極性電荷傳輸?shù)膬?yōu)異性質(zhì)，如果能夠通過器件結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)無p型空穴傳輸材料發(fā)光器件的制備，將會對該型器件在工藝簡化、穩(wěn)定性提升以及功耗減小等方面有非常重要的意義。

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，提供一種基于MgO-CsPbBr₃結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件及其制備方法，利用MgO絕緣層在高電場下的碰撞離化過程產(chǎn)生非平衡載流子，從而實現(xiàn)無p型空穴傳輸材料的鈣鈦礦發(fā)光器件的制備。

本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實現(xiàn)的：一種基于MgO-CsPbBr₃結(jié)構(gòu)的發(fā)光器件，包括絕緣的襯底，襯底上依次設(shè)有n型的電子提供層、CsPbBr₃發(fā)光層、MgO絕緣層以及接觸電極。

所述襯底為雙面拋光的Al₂O₃襯底，襯底的厚度為300~400微米。

n型的電子提供層為ZnO或TiO₂半導體材料，其厚度為300~450納米。