[發明專利]基于碘化亞銅添加的全無機鈣鈦礦紅光發光二極管

在審

• 申請號: 202010796268.6
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111900239A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 唐建新;葉永春;李艷青
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L33/26
• 分類號: H01L33/26;H01L33/40;H01L33/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 崔玉琳

本發明涉及一種基于碘化亞銅添加的全無機鈣鈦礦紅光發光二極管。本發明公開碘化亞銅在制備全無機鈣鈦礦膜中的應用，制備全無機鈣鈦礦膜的方法包括以下步驟：配制無機鈣鈦礦前驅體溶液，無機鈣鈦礦前驅體溶液中摻雜有碘化亞銅，將無機鈣鈦礦前驅體溶液涂覆于襯底表面，經退火后在襯底表面形成全無機鈣鈦礦膜。本發明還提供了一種基于上述全無機鈣鈦礦膜的全無機鈣鈦礦發光二極管。通過碘化亞銅的摻雜，全無機鈣鈦礦的結晶性、晶粒尺寸改善和器件性能得到有效改善，通過一系列梯度摻雜，器件性能及穩定性有顯著變化。

技術領域

本發明涉及發光器件，尤其涉及一種基于碘化亞銅添加的全無機鈣鈦礦紅光發光二極管。

背景技術

目前，近紅外、紅光和綠光鈣鈦礦發光器件的外量子效率均超過了20％，在顯示與照明領域展示出很好的應用前景。有機無機鈣鈦礦具有較差的熱穩定性，但是，全無機鈣鈦礦由于不存在有機官能團，具有優異的熱穩定性和光穩定性。更重要的是，全無機鈣鈦礦具有長的自由載流子擴散長度、高遷移率、高吸收、整個可見光區域帶隙可調、低缺陷密度、高結晶性、高熒光量子產率等優勢，在發光應用中具有很大的前景和研究價值。另外，全無機鈣鈦礦發光二極管具有色譜純度高的特點，已經引起人們的高度關注。

但是目前的全無機鈣鈦礦發光二極管中鈣鈦礦的結晶性有待改善，鈣鈦礦薄膜的質量和光學性能需進一步提升。文獻“Copper(I)Iodide as Hole-Conductor in PlanarPerovskite Solar Cells:Probing the Origin of J–V Hysteresis，Adv.Funct.Mater.2015,25,5650–5661”中采用碘化亞銅作為無機空穴傳輸材料形成連續的鈣鈦礦薄膜。在鈣鈦礦領域碘化亞銅大多是作為傳輸層的形式引入，而鮮有添加到鈣鈦礦溶液中進行鈍化鈣鈦礦結構的缺陷。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種基于碘化亞銅添加的全無機鈣鈦礦紅光發光二極管，本發明通過在全無機鈣鈦礦中添加碘化亞銅以提升鈣鈦礦的結晶性，減小鈣鈦礦顆粒的尺寸，提升鈣鈦礦薄膜的覆蓋率和最小化孔洞的產生，進而提升鈣鈦礦發光二極管的發光效率。

本發明的第一個目的是公開碘化亞銅在制備全無機鈣鈦礦膜中的應用，其用于提高全無機鈣鈦礦膜的發光效率，制備發光效率提高的全無機鈣鈦礦膜的方法包括以下步驟：

配制無機鈣鈦礦前驅體溶液，無機鈣鈦礦前驅體溶液中摻雜有碘化亞銅(CuI)，無機鈣鈦礦前驅體溶液中還含有鹵化鉛，將無機鈣鈦礦前驅體溶液涂覆于襯底表面，經90-120℃退火后在襯底表面形成全無機鈣鈦礦膜。

進一步地，無機鈣鈦礦前驅體溶液中，以Pb的摩爾數為基準，碘化亞銅的濃度為0.1-5mol％。通過一系列梯度摻雜，全無機鈣鈦礦的結晶性、晶粒尺寸有效降低。

進一步地，全無機鈣鈦礦膜的厚度為20-50nm。

進一步地，無機鈣鈦礦前驅體溶液包括CsI、PbI₂和PbBr₂，CsI、PbI₂和PbBr₂的摩爾比為1-1.5:0.5-1.8:0.2-0.1。本發明通過在全無機鈣鈦礦膜中摻雜碘化亞銅，碘化亞銅可以部分取代碘化鉛進入鈣鈦礦晶格，改善鈣鈦礦晶體內部的缺陷，有效降低鈣鈦礦薄膜的鉛空位，抑制非輻射復合。

進一步地，襯底包括空穴傳輸層和透明導電基底，無機鈣鈦礦前驅體溶液涂覆于空穴傳輸層表面。

進一步地，空穴傳輸層為PEDOT:PSS、PVK和Poly-TPD中的一種或幾種。優選為PEDOT:PSS。

進一步地，采用旋涂法進行涂覆，包括在500-1500rpm下旋涂3-8s，然后在2000-5000rpm下旋涂50-60s。。