[發(fā)明專利]一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦發(fā)光二極管器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811257574.1
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109411614B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李晨;戴海濤;許虞俊;賴良德
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54;H01L51/56;B82Y10/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 盧倩

本發(fā)明屬于發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦發(fā)光二極管器件及其制備方法，包括不同摻雜比例系數(shù)的鈣鈦礦納米晶體(FA_1?xMA_xPbBr₃)的制備方法；有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦發(fā)光二極管從下到上依次為ITO透明導(dǎo)電玻璃基底、空穴注入層、空穴傳輸層、有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦發(fā)光層、電子傳輸層、Al和LiF的復(fù)合電極；有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦納米晶體(FA_1?xMA_xPbBr₃)是以不同摩爾比例的FABr和MABr的混合溶液為原料制得；本發(fā)明的有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦納米晶體的制備方法簡單，成本低廉，制得的鈣鈦礦發(fā)光二極管器件具有很高的光電轉(zhuǎn)換效率，能夠有效的改善鈣鈦礦發(fā)光二極管器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦發(fā)光二極管器件及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)-無機(jī)金屬鈣鈦礦納米晶體作為一種新的半導(dǎo)體光學(xué)材料，其簡單的低溫制備方法，可調(diào)諧的光學(xué)帶隙和優(yōu)越的電荷傳輸能力等特性，在發(fā)光二極管，太陽能電子，激光器和光電探測器等領(lǐng)域表現(xiàn)出了極大的潛能。有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦的通式為AMX₃，A表示胺的有機(jī)陽離子(例如CH₃NH₃⁺，HC(NH₂)₂⁺)，M表示無機(jī)金屬離子(例如Pb²⁺,Sn²⁺,Ge²⁺,Cu²⁺,Co²⁺等)，X則為鹵素離子(例如Cl^-,Br^-,I^-)。通過改變鈣鈦礦中陽離子和鹵素離子可以實現(xiàn)材料整個可見光光譜的發(fā)光。例如，最近使用CH₃NH₃PbBr₃制備的綠光鈣鈦礦LED，其最大電流效率超過了30cd A^-1，還有CH₃NH₃PbI₃為吸光材料的太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率超過了18％。再者，利用FAPbBr₃作為發(fā)光材料的鈣鈦礦LED也應(yīng)運(yùn)而生，最大發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到了13000cd m^-2，最大電流效率接近于6.4cd A^-1。

鈣鈦礦材料在最近的兩年中取得的成就不容小覷，其在高效率高亮度器件上存在巨大的潛能。一方面，古茲密特容許系數(shù)，也即黃金影響因子t，用來決定元素能否組成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)(r是A,M,X的離子半徑)，容許因子在0.9～1之間有利于室溫下晶體的穩(wěn)定性，F(xiàn)A⁺的離子半徑要比MA⁺的大，容許因子更接近于1，利于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的形成。另一方面，以FA⁺為陽離子的鈣鈦礦一般用于太陽能電池的吸光材料，和MA⁺為陽離子的鈣鈦礦LED相比，F(xiàn)A⁺的報道少之又少。同時，關(guān)于混合陽離子鈣鈦礦材料用于太陽能電池和發(fā)光二極管報道越來越引起研究者的注意，很少量MA⁺摻雜到FA⁺中的FA_xMA_1-xPb(I_xBr_1-x)₃材料使得太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率超過了20％。現(xiàn)有技術(shù)中，鈣鈦礦發(fā)光二極管一般采用單一的MAPbX₃、FAPbX₃、CsSnX₃等鈣鈦礦作為活性發(fā)光層，存在鈣鈦礦發(fā)光二極管發(fā)光效率低，外量子效率低等缺點(diǎn)，因此提高器件的發(fā)光效率和外量子效率是目前需要解決的一個重要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供一種有機(jī)無機(jī)復(fù)合型鈣鈦礦發(fā)光二極管器件及其制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：