[發明專利]一種具有混合陽離子和混合陰離子的鈣鈦礦發光二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 202010589013.2
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111916572B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 陳江山;馬東閣;晉光榮;楊德志;喬現鋒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/52;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 郭煒綿

本發明公開了一種具有混合陽離子和混合陰離子的鈣鈦礦發光二極管及其制備方法，該鈣鈦礦發光二極管依次包括電極1、傳輸層1、鈣鈦礦發光層、傳輸層2和電極2；所述鈣鈦礦發光層為具有混合陽離子和混合陰離子的金屬鹵化物鈣鈦礦發光材料，該材料由LX、AX和BX₂制備得到，其中L為有機胺離子，A為一價陽離子，B為二價金屬陽離子，X為I^?、Br^?、Cl^?、SCN^?、TFA^?或CH₃COO^?中的兩種以上，且至少包括一種鹵素離子。本發明通過混合陽離子和混合陰離子的組分調控策略，減少了鈣鈦礦陽離子空位和陰離子空位的形成，降低了鈣鈦礦缺陷態密度，抑制了空位缺陷造成的非輻射復合，從而提高了PeLEDs發光效率。

技術領域

本發明屬于光電材料與器件技術領域，具體涉及一種具有混合陽離子和混合陰離子的鈣鈦礦發光二極管及其制備方法。

背景技術

金屬鹵化物鈣鈦礦材料由于具有優異的光電性能和較低的原料成本，在太陽能電池、發光二極管、激光器和光電探測器等領域引起了人們的廣泛關注。這種金屬鹵化物鈣鈦礦材料具有ABX₃結構，其中A為有機胺或堿金屬陽離子，如MA⁺(甲胺陽離子)、FA⁺(甲脒陽離子)、Cs⁺等，B為無機金屬陽離子如Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺等，X為鹵素陰離子如I^-、Br^-、Cl^-等。

目前鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已超過了25％的認證效率，同時穩定性問題正在逐步解決，展現出了良好的應用前景。近年來鈣鈦礦發光二極管(PeLEDs)同樣發展迅速，器件效率不斷提升，目前紅光、綠光和近紅外PeLEDs的最大外量子效率(EQE)已經突破了20％。雖然PeLEDs發展迅速，但是目前EQE超過20％的報道仍然很少，而且與同為面光源的有機發光二極管(OLEDs)和無機量子點發光二極管(QDLEDs)相比，性能還有很大差距。因此，PeLEDs需要進一步提高器件效率和穩定性，才能在顯示和照明應用領域展現出競爭力。

在PeLEDs中，人們通常采用混合陽離子來提高器件效率，而通過混合陽離子與混合陰離子相結合的組分調控策略來提高器件性能的報道還非常少。

發明內容

針對以上現有技術存在的缺點和不足之處，本發明的目的在于提供一種具有混合陽離子和混合陰離子的鈣鈦礦發光二極管及其制備方法。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種鈣鈦礦發光二極管，依次包括電極1、傳輸層1、鈣鈦礦發光層、傳輸層2和電極2；

所述鈣鈦礦發光層為具有混合陽離子和混合陰離子的金屬鹵化物鈣鈦礦發光材料，該材料由LX、AX和BX₂制備得到，其中L為離子半徑大于255皮米的有機胺離子，A為離子半徑小于255皮米的一價陽離子，B為二價金屬陽離子，X為一價陰離子；

所述LX、AX和BX₂的摩爾比為0～100:1～100:1～100，優選0.12:0.54:0.3。

優選地，所述鈣鈦礦發光層中的L為二甲胺陽離子、乙基胺陽離子、丙基胺陽離子、異丙基胺陽離子、丁基胺陽離子、異丁基胺陽離子、苯甲基胺陽離子、對氟苯甲基胺陽離子、4-三氟甲基苯甲基胺陽離子、苯乙基胺陽離子、對氟苯乙基胺陽離子、4-三氟甲基苯乙基胺陽離子、苯丙基胺陽離子、苯丁基胺陽離子、1-萘甲基胺陽離子、1-萘乙基胺陽離子、乙二胺陽離子、丙二胺陽離子、1,4-丁二胺陽離子、1,6-己二胺陽離子、1,4-苯二胺陽離子、1,4-苯二甲胺陽離子、1,4-苯二乙胺陽離子或胍基陽離子中的一種或多種。