[發明專利]一種鈣鈦礦納米晶薄膜及其成膜方法和應用

有效

• 申請號: 202110577125.0
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113314691B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 陳淑芬;張文竹;沈煒;喻葉
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L51/56
• 分類號: H01L51/56;H01L51/00;H01L51/50
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

本發明公開了一種鈣鈦礦納米晶薄膜及其成膜方法和應用，所述成膜方法通過多步交替滴涂和旋涂的方式制備鈣鈦礦納米晶薄膜，提升鈣鈦礦納米晶薄膜的覆蓋率，保證膜層厚度，且基于該薄膜制備的LED的良品率大幅提升、發光顏色更純、器件效率更高。

技術領域

本發明涉及光電器件材料技術領域，更具體地涉及一種鈣鈦礦納米晶薄膜及其成膜方法和應用。

背景技術

鈣鈦礦材料具有高熒光量子產率(PLQY)、可調節帶隙和溶液可加工性等優良特性，近年來發展迅速。得益于這些優勢，鈣鈦礦體材料發光二極管 (LED)取得了很大進展，綠色、紅色和近紅外鈣鈦礦發光二極管的高外部量子效率(EQE)達到了20％以上。然而基于鈣鈦礦納米晶的LED發展相對緩慢。相較于體材料而言，鈣鈦礦納米晶的PLQY能達到100％、帶隙調控范圍更大、且色純度更高，有希望進一步推動LED產業的升級。目前高質量鈣鈦礦納米晶LED發光層的構筑是實現高性能的一個關鍵問題。

其中，刮涂法適用于大面積制備鈣鈦礦納米晶薄膜，但是刮涂法制備鈣鈦礦納米晶薄膜的成核不均導致結晶過程不易控制，并且對退火設備依賴性較高，難以制備高性能的鈣鈦礦納米晶LED。常規的旋涂方法制備的納米晶薄膜表面覆蓋度偏低、厚度較薄，這些缺點是制約其性能和良品率的關鍵因素。低覆蓋率和薄的鈣鈦礦納米晶薄膜往往導致空穴傳輸層和電子傳輸層之間的短路，使得LED不發光，或者不可控的出現空穴/電子傳輸層的發光，嚴重影響LED的各項性能指標；并且常規的旋涂方法是一種通過離心力的作用成膜的工藝，在成膜過程中原料浪費嚴重，難以滿足實際應用需求。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種鈣鈦礦納米晶薄膜的成膜方法，通過將鈣鈦礦納米晶溶液采用滴涂和旋涂交替進行涂制的成膜方式提升鈣鈦礦納米晶薄膜的覆蓋率，并保證膜層厚度；基于該薄膜制備的LED器件的良品率大幅提升、發光顏色更純、器件效率更高，在鈣鈦礦光電器件領域中有著普適的應用前景。

本發明提供一種鈣鈦礦納米晶薄膜的成膜方法，所述方法包括：將鈣鈦礦納米晶溶液通過多步交替涂制在基片上，如圖5所示，所述多步交替涂制是指滴涂和旋涂交替進行，每次滴涂或旋涂后需進行干燥，再進行下一步涂制。

優選的，所述多步交替涂制按照先滴涂后旋涂的順序交替進行，交替次數為3-10次，交替1次相當于滴涂1次后旋涂1次；

其中，交替涂制3次即滴涂和旋涂各3次時薄膜覆蓋率和厚度最佳；

其中，滴涂和旋涂交替進行，每次滴涂和旋涂使用的鈣鈦礦納米晶溶液量為50-200μL；

優選的，所述滴涂干燥溫度為15-60℃，時間為5-45分鐘；

優選的，所述旋涂轉速1000-6000rpm，加速度300-1000r/s，旋涂時間為 15-90秒。

優選的，所述鈣鈦礦納米晶溶液的溶劑為甲苯、辛烷、正己烷、環己烷、二氯甲苯、三氯甲苯、四氯化碳、正丁醇、乙酸乙酯中的任意一種或者任意幾種溶劑的混合；采用這些溶劑的制備的薄膜中納米晶的分散性較好，更利于成膜。

本發明所述的一種鈣鈦礦納米晶薄膜的成膜方法，所述鈣鈦礦納米晶材料為鈣鈦礦鹵化物及其衍生物，所述鈣鈦礦鹵化物及其衍生物結構通式包括 ABX₃、AB₂X₅、A₄BX₆、A₂BX₄、A₃BX₅，其中，A＝Cs⁺、Rb⁺、甲胺離子、甲脒離子的任意一種或者任意幾種的混合；B＝Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺的任意一種或者任意幾種的混合；X＝Cl、Br、I的任意一種或者任意幾種的混合。