[發(fā)明專利]一種藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110159273.0
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112993177B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王磊;臧越;薛啟帆;葉軒立
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/54;H01L51/56
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發(fā)明公開了一種藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管及其制備方法。本發(fā)明的藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管包含藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層，所述藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層的組成包括CsBr、PbBr₂、異丁胺氫溴酸鹽和1?苯基雙胍鹽酸鹽。本發(fā)明的藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管的制備方法包括以下步驟：1)將PEDOT:PSS溶液涂覆在陽極層上，形成空穴傳輸層；2)將含CsBr、PbBr₂、異丁胺氫溴酸鹽和1?苯基雙胍鹽酸鹽的溶液涂覆在空穴傳輸層上，形成藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層；3)將電子傳輸層和陰極層依次蒸鍍在藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層上，即得藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管。本發(fā)明的藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)光發(fā)射，外量子效率高，且制備方法簡單、制作成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光電器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管及其制備方法。

背景技術(shù)

光電器件是一種可以將電能轉(zhuǎn)換為光能的元件，是照明設(shè)備和顯示設(shè)備中的核心單元。目前，主流的顯示技術(shù)包括液晶顯示技術(shù)和有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)兩種，兩者都存在明顯的缺陷：LCD(液晶顯示器)存在制備工藝復(fù)雜、可視角度小、漏光嚴(yán)重、不耐低溫等問題；OLED(有機(jī)電激光顯示、有機(jī)發(fā)光半導(dǎo)體)存在成本高、加工困難、良品率低等問題。鈣鈦礦LED發(fā)光技術(shù)相較于上述兩種顯示技術(shù)，就成本而言，鈣鈦礦材料的價(jià)格遠(yuǎn)低于有機(jī)電致發(fā)光材料，并且可以進(jìn)行溶液加工，工藝成本低于液晶顯示技術(shù)，就發(fā)光性質(zhì)而言，鈣鈦礦發(fā)光材料的帶隙更易調(diào)節(jié)，發(fā)射波長分布范圍廣，具有更廣的色域，且發(fā)光峰的半峰全寬較窄，色純度高。

富含碘元素的鈣鈦礦材料得到的發(fā)光層薄膜主要發(fā)射紅外光和紅光，富含溴元素的鈣鈦礦材料得到的發(fā)光層薄膜主要發(fā)射綠光，富含氯元素的鈣鈦礦材料得到的發(fā)光層薄膜主要發(fā)射藍(lán)光和紫外光。目前，紅外光、紅光和綠光鈣鈦礦發(fā)光器件的外量子效率都已經(jīng)超過20％，而藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光器件的外量子效率相較于上述三種色光的發(fā)光器件依然存在不小的差距。對于藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光材料而言，由于純氯元素的鈣鈦礦材料在其主要溶劑二甲基亞砜中的溶解性極差，所以早期的鈣鈦礦發(fā)光器件都是采用氯溴共混體系來實(shí)現(xiàn)藍(lán)光發(fā)射。然而，氯溴共混體系在持續(xù)加壓的工作狀態(tài)下容易發(fā)生相分離，分別形成富含氯和富含溴的亮相，進(jìn)而會導(dǎo)致發(fā)光波長紅移，薄膜缺陷增多。為了解決相分離的問題，目前主流的實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦藍(lán)光發(fā)射的手段是采用純溴體系鈣鈦礦作為主體，再加入有機(jī)銨鹽小分子，利用其有機(jī)部分取代鈣鈦礦晶體中的銫陽離子，從而將鈣鈦礦晶體分割成尺寸更小的晶體(例如：將一部分三維的塊狀晶體分為較薄的二維片狀晶體)，形成二維/三維混合晶體結(jié)構(gòu)(被稱為準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu))，進(jìn)而使得材料的能級發(fā)生改變，發(fā)光波長從綠光范圍轉(zhuǎn)至藍(lán)光范圍。但是，目前大多數(shù)對鈣鈦礦晶體具有良好分割能力的有機(jī)銨鹽小分子都會導(dǎo)致鈣鈦礦發(fā)光薄膜出現(xiàn)光致發(fā)光量子產(chǎn)率低、發(fā)光波長紅移等問題，難以實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管，包含藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層，所述藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層的組成包括CsBr、PbBr₂、異丁胺氫溴酸鹽和1-苯基雙胍鹽酸鹽。

優(yōu)選的，所述CsBr、PbBr₂、異丁胺氫溴酸鹽、1-苯基雙胍鹽酸鹽的摩爾比為1:1:0.6～1.4:0.6～1.4。

優(yōu)選的，所述異丁胺氫溴酸鹽和1-苯基雙胍鹽酸鹽的物質(zhì)的量之和、PbBr₂的物質(zhì)的量兩者的比為1.0:1～1.4:1。

優(yōu)選的，所述藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管的組成結(jié)構(gòu)包括自下而上依次層疊設(shè)置的陽極層、空穴傳輸層、藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光層、電子傳輸層和陰極層。

優(yōu)選的，所述陽極層為ITO基板、IZO基板、FTO基板中的一種。

優(yōu)選的，所述空穴傳輸層為PEDOT:PSS層。

優(yōu)選的，所述空穴傳輸層的厚度為10nm～50nm。