CN105206718A - 一种溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，在ITO玻璃上旋涂PEDOT：PSS空穴注入层，然后旋涂空穴传输层以及金属卤化物钙钛矿量子点，通过热蒸发或磁控溅射沉积电子传输层，再通过热蒸发沉积发光二极管的金属电极，得到发光均匀的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。本发明制备的量子点发光二极管的发光颜色可通过改变量子点发光层材料的卤素配比进行调节，能够覆盖整个可见光谱范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶液法制备的无机金属卤化物钙钛矿量子点发光二极管，属于电致发光器件领域。
背景技术
有机发光二极管在应用程序显示、照明等领域应用广泛，当前的限制在于难以通过真空升华有效地沉积大面积的有机发光层。溶液制备的发光材料如共轭聚合物、有机金属卤化物钙钛矿等由于其与卷对卷(rolltoroll)、喷墨打印等溶液工艺兼容，具有克服这种限制的潜力。近年来，卤化物钙钛矿材料由于具有出色的光伏性能和较高的能量转化率，使得其在太阳能电池、激光等领域应用广泛。然而常用的有机无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbX3)稳定性差的问题制约着其发展。与有机无机杂化钙钛矿(CH3NH3PbX3)相比，无机钙钛矿(CsPbX3)显示出优异的稳定性，在光电子学具有巨大潜在应用价值。
量子点由于具有尺度依赖的发光、发射光谱窄及高发光效率等独特的光学特性，吸引着众多科学工作者。这些特性使得量子点成为发光、显示以及光通讯技术领域的杰出候选材料。CsPbX3量子点把全无机钙钛矿的高稳定性与量子点的量子局域效应完美结合起来，具有出色的光学性能，它可调的高荧光量子效率尤其突出，在光电子器件领域应用前景广阔。
发明内容
本发明的目的在于提供一种溶液法、通过卤素的不同掺杂比例制备出广色域高发光效率的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。
本发明可通过如下技术方案实现，一种溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，由如下步骤制备：
1)取空穴注入层溶液，在洁净的ITO玻璃上旋涂至一定的厚度，并进行热处理；
2)再取空穴传输层溶液，于步骤1)热处理后的表面旋涂至一定的厚度；
3)再继续采用CsPbX3量子点的分散液进行旋涂；
4)于步骤3)旋涂后的表面沉积电子传输层，再热蒸发沉积一定厚度的电极材料。
步骤1)中，所述空穴注入层溶液为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)溶液，浓度为1.3～1.7wt％；热处理温度为90℃～140℃；旋涂厚度为30～60nm。
步骤2)中，所述空穴传输层溶液为聚(9-乙烯基咔唑)(简称PVK)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(简称poly-TPD)和聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(4,4'-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)](简称TFB)中的任何一种；旋涂厚度为5～20nm。
步骤3)中，所述的CsPbX3量子点中的X为Cl、Br、I任意一种或任意两者组合，CsPbX3量子点的分散液采用的溶剂为正辛烷，分散液的浓度为1.27*10-4mol/L。
步骤4)中，所述沉积电子传输层采用热蒸发法和磁控溅射法；所述电子传输层为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(简称TPBi)、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(简称Bphen)和氧化锌中的任意一种；沉积厚度为30～50nm。
步骤5)中，所述电极材料为LiF/Al和Ag中的任意一种；沉积厚度为80～100nm。
本发明的优点是：1)本发明提供了一种溶液法制备的无机钙钛矿量子点发光二极管，制备工艺简单，条件温和，成本低；2)本发明制备的量子点发光二极管的发光效率高，且发光波长范围可调控。
附图说明
图1为本发明实施例1使用的金属卤化物钙钛矿量子点的TEM透射图。
图2为本发明实施例1制备的发光二极管器件结构示意图。
图3为本发明实施例1、4、5的发光二极管发光图谱，峰位从左至右依次采用CsPbClxBr3-x、CsPbBr3和CsPbIxBr3-x量子点。
图4为本发明实施例1制备的发光二极管的电流密度和亮度与驱动电压的关系图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明作进一步的描述。
本发明是在ITO玻璃上旋涂PEDOT：PSS空穴注入层，然后旋涂空穴传输层以及金属卤化物钙钛矿量子点，通过热蒸发或磁控溅射沉积电子传输层，再通过热蒸发沉积发光二极管的金属电极，得到发光均匀的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。
实施例1
本实施例所述溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，具体包括如下步骤：
1)在清洗好的ITO玻璃上旋涂PEDOT：PSS溶液，转速为4000r/min，在140℃下加热15min；
2)旋涂PVK溶液，转速为4000r/min；
3)取适量CsPbBr3量子点的分散液进行旋涂，转速为2000r/min，采用的CsPbBr3量子点TEM透射图见图1；
4)通过热蒸发法沉积TPBi，沉积厚度为40nm；
5)通过热蒸发法采用掩膜板沉积LiF/Al电极，LiF/Al电极厚度为1nm/100nm，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其结构示意图见图2，其发光二极管发光图谱见图3中间曲线，其电流密度和亮度与驱动电压的关系图见图4。
实施例2
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤2)中的PVK改为poly-TPD，其他条件保持一致，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。
实施例3
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤2)中的PVK改为TFB，其他条件保持一致，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。
实施例4
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)中的CsPbBr3改为CsPbClxBr3-x(x的取值范围为0～3)，其他条件保持一致，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其发光二极管发光图谱见图3左边曲线。
实施例5
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)中的CsPbBr3改为CsPbIxBr3-x(x的取值范围为0～3)，其他条件保持一致，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其发光二极管发光图谱见图3右边曲线。
实施例6
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤4)中的TPBi改为Bphen，其他条件保持一致，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。
实施例7
与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤4)中的热蒸发法改为磁控溅射，TPBi改为ZnO，步骤5)中的LiF/Al电极改为Ag，厚度为100nm，其他条件保持一致，制得CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管。
Claims (6)
1.一种溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其特征在于，所述的二极管由如下步骤制备：
1)取空穴注入层溶液，在洁净的ITO玻璃上旋涂至一定的厚度，并进行热处理；
2)再取空穴传输层溶液，于步骤1)热处理后的表面旋涂至一定的厚度；
3)再继续采用CsPbX3量子点的分散液进行旋涂；
4)于步骤3)旋涂后的表面沉积电子传输层，再热蒸发沉积一定厚度的电极材料。
2.如权利要求1所述的溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其特征在于，步骤1)中，所述空穴注入层溶液为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，浓度为1.3～1.7wt％；热处理温度为90℃～140℃；旋涂厚度为30～60nm。
3.如权利要求1所述的溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其特征在于，步骤2)中，所述空穴传输层溶液为聚(9-乙烯基咔唑)、N,N'-二苯基-N,N'-二(3-甲基苯基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺和聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(4,4'-(N-(4-正丁基)苯基)-二苯胺)]中的任何一种；旋涂厚度为5～20nm。
4.如权利要求1所述的溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其特征在于，步骤3)中，所述的CsPbX3量子点中的X为Cl、Br、I任意一种或任意两者组合，CsPbX3量子点的分散液采用的溶剂为正辛烷，分散液的浓度为1.27*10-4mol/L。
5.如权利要求1所述的溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其特征在于，步骤4)中，所述沉积电子传输层采用热蒸发法和磁控溅射法；所述电子传输层为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉和氧化锌中的任意一种；沉积厚度为30～50nm。
6.如权利要求1所述的溶液法制备的CsPbX3无机钙钛矿量子点发光二极管，其特征在于，步骤5)中，所述电极材料为LiF/Al和Ag中的任意一种；沉积厚度为80～100nm。
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