[發明專利]一種制備芳香族氮化碳暖白光發光二極管的方法

在審

• 申請號: 202211109718.5
• 申請日: 2022-09-13
• 公開（公告）號: CN115589758A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 邢軍;王云虎;張明明
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H10K85/10
• 分類號: H10K85/10;H10K50/11;H10K71/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種制備芳香族氮化碳暖白光發光二極管的方法，屬于白光發光二極管領域，解決探究白光起源的問題。本文通過對原始氮化碳材料進行芳香化處理，制備出一種具有覆蓋可見光范圍的寬帶電致發光的芳香族氮化碳，并將其作為單組分發射層，用于白光發光二極管的設計，成功實現了明亮的暖白光電致發光。本發明拓寬了氮化碳材料的應用領域，為物理化學原理研究和光電應用提供了材料選擇。本發明為白光發光二極管的材料選擇和低成本設計提供了一條嶄新的途徑。

技術領域本發明屬于白光發光二極管領域，涉及一種制備芳香族氮化碳暖白光發光二極管的方法。

背景技術近年來，作為高效固態照明的白光發光二極管(WLEDs)越來越多地取代白熾燈泡和熒光燈管，以解決節能和碳中和問題。商用WLEDs是由藍色發光LEDs芯片和黃色發射磷光體涂層組成的多色混合器件，由于發射器的不同降解率和重疊吸收造成的能量損失，隨著時間的推移，其發光顏色不穩定。因此，具有覆蓋可見光譜的寬帶電致發光(EL)的單組分材料是下一代人工照明的理想材料，它可以解決這些問題并進一步簡化制造工藝。相反，這種材料極為罕見，因為電子-空穴對往往達到最低能量狀態并導致單色發射。本發明制備的芳香族氮化碳(PhCN)，成功實現了覆蓋可見光譜的寬帶電致發光。采用真空沉積工藝制備了基于PhCN作為單組分發射層的高效明亮的暖白色EL器件。本發明使g-CN成為繼有機小分子、聚合物分子和鈣鈦礦之后，在EL器件領域又一種有前景的發光材料，不僅為物理化學原理研究和光電應用提供了材料選擇，也為低成本WLEDs的發展提供了一條新途徑。

發明內容本發明通過對原始石墨相氮化碳(g-CN)進行芳香化處理，以2，4-二氨基-6-苯基-1，3，5-三嗪作為前驅體，經過一步熱聚合法制備出了具有寬帶電致發光的PhCN。為調節載流子平衡，提升器件性能，對電子/空穴傳輸材料進行多次調整。通過真空沉積工藝，以 PhCN作為單組分發射層，制備了3種不同結構的WLEDs，均表現出明亮的暖白光電致發光。具體的器件結構依次為：device：Ⅰ氧化銦錫(ITO)/聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)/聚(9-乙烯基咔唑)(PVK，2.5mg ml^-1)/PhCN(5nm)/1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi，40nm)/LiF(1nm)/Al(80nm)；device：Ⅱ ITO/PEDOT:PSS/聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-共-(4,4'-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺)] (TFB，2.5mg ml^-1)/PVK(2.5mg ml^-1)/PhCN(5nm)/TPBi(40nm)/LiF(1nm)/Al(80 nm)；deviceⅢ：ITO/PEDOT:PSS/TFB(2.5mg ml^-1)/PVK(2.5mg ml^-1)/PhCN(5nm)/4,6- 雙(3,5-二(3-吡啶)基苯基)-2-甲基嘧啶(B3PYMPM，40nm)/LiF(1nm)/Al(80nm)。

本發明所得產品結構及器件性能如下：

1.圖1，由前驅體通過一步熱聚合工藝制備的PhCN的示意圖。

2.圖2，PhCN的光學性質：(a)PhCN的光致發光(PL)光譜。(b)PhCN在不同激發光下的歸一化PL光譜。(c)不同強度385nm激發光下PhCN的PL光譜(插圖：發光強度的功率依賴曲線)。(d)375nm皮秒激光下PhCN的PL衰減曲線。

3.圖3，PhCN基LEDs的EL性能：(a-c)LEDs器件的結構。device、ⅠⅡ和Ⅲ的(d)電流密度-電壓曲線、(e)亮度-電壓曲線和(f)EQE-電壓-功率效率曲線(空心圓表示EQE，實心圓表示功率效率)。

附圖說明：

1.圖1見說明書附圖1。

2.圖2見說明書附圖2。

3.圖3見說明書附圖3。