CN109830618A

CN109830618A - 一种基于CsPbI3材料的无机钙钛矿白光发光二极管

Info

Publication number: CN109830618A
Application number: CN201910048072.6A
Authority: CN
Inventors: 宋继中; 陈嘉伟; 韩博宁; 李金航; 单青松; 方涛; 曾海波
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2019-05-31

Abstract

本发明为一种基于CsPbI₃材料的白光发光二极管，该发光二极管通过透明导电ITO玻璃作为阴极衬底，采用旋涂等溶液法组装空穴注入层、空穴传输层、CsPbI₃发光层，然后利用热蒸发沉积电子传输层以及金属电极，进而组装成发光二极管。本发明制备的发光二极管的发光稳定且发光效率高。

Description

一种基于CsPbI3材料的无机钙钛矿白光发光二极管

技术领域

本发明涉及一种基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，属于电致发光器件领域。

背景技术

近年来，钙钛矿材料在太阳能电池领域被广泛研究，由于其光电性能的优异，在发光二极管、激光等领域也被证明具有巨大潜力。传统的钙钛矿材料为有机无机杂化钙钛矿(CH₃NH₃PbX₃)，在此基础之上发展出的无机金属卤化物钙钛矿(CsPbX₃)也具有优越的光学性能，而且在稳定性方面要优于传统杂化钙钛矿材料，因此在光电子器件的应用中具有巨大潜力。普通的发光二极管采用碱金属以及铝等做阴极材料，该类材料容易受空气和水分的影响发生恶化，因此需要玻璃、粘合剂进行封装。这是电致发光显示器、照明成本高的重要因素之一，也阻碍了柔性电致发光器件的发展。

目前，红光和绿光的钙钛矿发光二极管的外量子效率均超过了20％，蓝光效率偏低但也接近10％，而真正的电致白光的研究还非常少，因此开发出高效白光发光二极管成为了目前的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管。

本发明可通过如下技术方案实现，基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管的制备，由如下步骤制备：

1)在洁净的ITO玻璃上旋涂一定厚度的空穴注入层和空穴传输层；

2)再采用CsPbI₃量子点的分散液进行旋涂，并进行热处理；

3)于步骤2)旋涂后的表面热蒸发沉积一定厚度的电子传输层，最后沉积一定厚度的阴极电极材料。

步骤1)中，所述空穴注入材料为层聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液；沉积厚度为30～60nm；所述的空穴传输层为聚[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺]溶液，沉积厚度为5～20nm。

步骤2)中，所述的CsPbI₃量子点的分散液采用的溶剂为正辛烷，分散液的浓度为15mg/mL。

步骤3)中，所述电子传输层材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯，沉积厚度为30～50nm；所述电极材料为LiF/Al，沉积厚度为1nm/80～100nm。

本发明相对于现有技术相比具有显著优点：1)本发明使用CsPbI₃作为无机钙钛矿量子点白光发光二极管，材料新颖；2)本发明制备的发光二极管采用无机钙钛矿，相比传统钙钛矿材料更稳定；3)本发明制备的发光二极管发光效率高，亮度高且均匀。

附图说明

图1为本发明的实施例1使用的CsPbI₃混相的SEM扫描图。

图2为本发明的实施例1制备的发光二极管器件结构示意图。

图3为本发明的实施例1制备的发光二极管的电致发光图谱。

图4为本发明的实施例1制备的发光二极管的电流密度和电压的关系图。

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玻璃上旋涂空穴注入层和空穴传输层，然后旋涂金属卤化物钙钛矿量子点发光层并进行处理，通过热蒸发沉积电子传输层，最后热蒸发沉积电极材料，得到发光均匀的无机钙钛矿白光发光二极管。

实施例1

本实施例所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，具体包括如下步骤：

1)在清洗好的ITO玻璃上旋涂聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，转速为3000r/min，在150℃下加热15min；

2)旋涂聚[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺]溶液，转速为3000r/min；

3)取适量CsPbI₃量子点的正辛烷分散液进行旋涂，转速为2000r/min；

4)将薄膜在一定条件下进行一定温度和时间的热处理；

5)通过热蒸发法沉积TPBi，沉积厚度为40nm；

6)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CsPbI₃无机钙钛矿白光发光二极管，其电致发光图谱如图3所示，其电流效率和外量子效率与发光强度的关系图见图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)中的聚[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺]改为聚-N-乙烯咔唑，其他条件保持一致，制得基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管。

实施例3

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤2)中的聚[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺]改为聚(N,N′-双(4-丁基苯基)-N,N′-双(苯基)联苯胺)，其他条件保持一致，制得基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管。

实施例4

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤2)中的聚[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺]改为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，其他条件保持一致，制得基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管。

实施例5

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)中的正辛烷改为正己烷，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的无机钙钛矿白光发光二极管。

实施例6

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)中的正辛烷改为甲苯，其他条件保持一致，制得基于CsPbI3材料的无机钙钛矿白光发光二极管。

Claims

1.一种基于CsPbI₃材料的白光发光二极管，其特征在于，所述的二极管由如下步骤制备：

1)在洁净的ITO玻璃上依次沉积相当厚度的空穴注入层、空穴传输层；

2)于步骤1)沉积后的表面，采用CsPbI₃量子点的分散液进行旋涂，并在具有湿度的大气环境下进行热处理；

3)再采用热蒸发沉积电子传输层，继续热蒸发沉积电极材料。

2.如权利要求1所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，其特征在于，步骤1)中，所述的空穴注入层材料为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)；浓度为1.3～1.7wt％，旋涂厚度为30～60nm。

3.如权利要求1所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，其特征在于，步骤1)中，所述的空穴传输层材料为聚[9,9-二辛基芴-共-N-[4-(3-甲基丙基)]-二苯基胺]，浓度为4～6mg/mL，旋涂厚度为5～20nm。

4.如权利要求1所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，其特征在于，步骤2)中，所述的CsPbI₃量子点的分散液采用的溶剂为正辛烷，分散液的浓度为15mg/mL。

5.如权利要求1所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，其特征在于，步骤2)中，所述的相对湿度为40％-60％，热处理的时间为20-30min，处理温度为120℃-140℃。

6.如权利要求1所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管，其特征在于，步骤3)中，所述的电子传输层材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯，沉积厚度为30～50nm；所述的电极材料为LiF/Al，沉积厚度为1nm/80～100nm。

7.根据权利要求1-7任一项所述的基于CsPbI₃材料的无机钙钛矿白光发光二极管的制备方法。