CN110846022A - 聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法。所述方法在合成CsPbBr3钙钛矿量子点中引入聚合物，先在甲苯中溶解PbBr2和TOAB形成铅前驱体，再将其与聚合物的甲苯溶液共混，接着将Cs前驱体注入Pb前驱体和聚合物的共混液中，反应后加入DDAB的甲苯溶液，最后纯化得到量子点，并以此为发光层构筑QLED。本发明通过在前驱体中加入聚合物来平衡载流子传输，有效提高QLED器件性能。

Description

聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法
技术领域
本发明涉及一种聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法，属于光电半导体材料及器件技术领域。
背景技术
CsPbBr3钙钛矿具有较低的缺陷密度、窄的发光峰半宽高、连续可调的光学带隙和高的载流子迁移率等优点，在LEDs、激光器、晶体管、光探测器等光电子器件中被广泛应用。但是目前材料合成中无论是元素掺杂还是引入配体进行表面钝化都无法改变CsPbX3钙钛矿量子点本身所固有的P、N特性，影响器件效率的进一步提升。此外，传统的通过调节器件结构实现平衡载流子注入，进而构筑高效LED的方法存在成本高昂、重复性差、不能与工业生产兼容等问题。因此从材料角度实现稳定可靠的平衡载流子注入性能，进而构筑高效易重复的LED器件具有重要意义。当前CsPbBr3钙钛矿LED效率的提升方法主要包括材料本身光电性质的提升(Nature nanotechnology,2016,11(10):872,Nature Photonics,2017,11(2):108,Advanced Materials,2017,29(5):1603885,Advanced Materials,2018,30(30):1800764,Advanced Materials,2018,30(50):1805409.)和器件结构的优化(Nature,2018,562(7726):245)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法。该方法优化绿光钙钛矿量子点室温合成的条件，通过聚合物的加入，改善CsPbBr3钙钛矿量子点的性能，提高QLED器件的效率。
实现本发明目的的技术方案如下：
聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法，包括如下步骤：
步骤1，将溴化铅(PbBr2)和四辛基溴化铵(TOAB)超声溶解于甲苯得到铅前驱体，然后加入聚合物的甲苯溶液，室温下搅拌至混合均匀，所述的聚合物选自聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、聚(9-乙烯基咔唑)(PVK)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](Poly-TPD)或聚[(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)](TFB)；
步骤2，将碳酸铯溶于长链有机酸中得到铯前驱体，注入到步骤1得到的铅前驱体和聚合物的共混液中，搅拌反应，加入双十二烷基二甲基溴化铵(DDAB)的甲苯溶液，继续搅拌，得到CsPbBr3量子点原液；
步骤3，用絮凝剂提纯CsPbBr3量子点原液，离心去除上清液，用有机溶剂将沉淀进行分散，得到CsPbBr3量子点产物。
优选地，步骤1中，所述的铅前驱体中，PbBr2的浓度为0.02～0.06mol/L，TOAB的浓度为0.04～0.12mol/L。
优选地，步骤1中，所述的聚合物的甲苯溶液的浓度为2～8mg/L。
优选地，步骤2中，所述的搅拌反应时间为2～8min。
优选地，步骤2中，所述的长烷链有机酸选自辛酸或油酸。
优选地，步骤2中，所述的铯前驱体中，CsCO3的浓度为0.2～0.6mol/L。
优选地，步骤2中，所述的铯与铅的摩尔比为1：2。
优选地，步骤2中，所述的DDAB的甲苯溶液的浓度为0.03～0.6mol/L。
优选地，步骤3中，所述的絮凝剂为乙酸乙酯或乙酸甲酯，絮凝剂体积为量子点原液的1～5倍，所述的分散剂为正己烷、正辛烷或甲苯；分散剂与铅前驱体的体积比为5：1。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过在前驱体中加入聚合物，改善了发光层薄膜的质量，有效平衡载流子的传输，提高QLED器件性能，提升QLED器件的显色品质及器件稳定性寿命。
附图说明
图1为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例1制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。
图2为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例2制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。
图3为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例3制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。
图4为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例4制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。
图5为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4与不掺杂聚合物(pure)的CsPbBr3得到的QLED的电致发光EL对比图。
图6为实施例1、实施例2和实施例3、实施例4与不掺杂聚合物(pure)的CsPbBr3制备的QLED对应的EQE曲线。
具体实施方式
以下通过具体实施例和附图对本发明作进一步详述。
本发明在合成CsPbBr3钙钛矿量子点中引入聚合物，先在甲苯中溶解PbBr2和TOAB形成铅前驱体，再将其与聚合物的甲苯溶液共混，接着将Cs前驱体注入Pb前驱体和聚合物的共混物中，反应一段时间后加入DDAB的甲苯溶液，最后纯化得到量子点，并以此为发光层构筑QLED。
实施例1
(1)在25ml甲苯中超声溶解1mmol PbBr2、2mmol TOAB，得到Pb前驱体；
(2)在5ml甲苯中溶解20mg PTAA；
(3)在上述Pb前驱体中加入4ml PTAA甲苯溶液；
(4)在4ml辛酸中溶解0.3mmol CsCO3，得到Cs前驱体；
(5)在10mL甲苯溶液中超声溶解0.3mmol DDAB；
(6)将Cs前驱体用注射器注入到铅前驱体和聚合物的共混液中，搅拌反应8min，加入3mLDDAB甲苯溶液，搅拌2min，得到PTAA-CsPbBr3量子点原液；
(7)将40mL乙酸乙酯加入上述量子点原液，离心取沉淀，用8mL正己烷分散沉淀，得到PTAA-CsPbBr3量子点；
(8)将PEDOT:PSS、PTAA和PTAA-7-CsPbBr3量子点分别旋涂于有ITO玻璃上，然后在蒸镀机里热蒸发TPBi、LiF和Al电极，得到QLED器件。
实施例2
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中的PTAA换成PVK，其他条件保持一致。
实施例3
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中的PTAA换成Poly-TPD，其他条件保持一致。
实施例4
采用实施例1相同工艺，区别在于将实施例1的步骤2)中的PTAA换成TFB，其他条件保持一致。
图1为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例1制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。图2为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例2制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。图3为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例3制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。图4为不掺杂聚合物的CsPbBr3(a)和实施例4制备的QLED(b)的电致发光实物对比图。从图1～4可知，聚合物的加入明显提升了器件的电致发光亮度。
图5为实施例1、实施例2、实施例3、实施例4与不掺杂聚合物(pure)的CsPbBr3得到的QLED的电致发光EL对比图。可以看出，随着不同聚合物的加入，器件电致发光亮度也有不同程度上的提高。
图6为实施例1、实施例2和实施例3、实施例4与不掺杂聚合物(pure)的CsPbBr3制备的QLED对应的EQE曲线。可以看出随着不同聚合物的加入，器件外量子效率(EQE)也有不同程度上的提高。

Claims (10)

1.聚合物复合提升CsPbBr3钙钛矿QLED性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，将PbBr2和TOAB超声溶解于甲苯得到铅前驱体，然后加入聚合物的甲苯溶液，室温下搅拌至混合均匀，所述的聚合物选自PTAA、PVK、Poly-TPD或TFB；
步骤2，将CsCO3溶于长链有机酸中得到铯前驱体，注入到步骤1得到的铅前驱体和聚合物的共混液中，搅拌反应，加入DDAB的甲苯溶液，继续搅拌，得到CsPbBr3量子点原液；
步骤3，用絮凝剂提纯CsPbBr3量子点原液，离心去除上清液，用有机溶剂将沉淀进行分散，得到CsPbBr3量子点产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述的铅前驱体中，PbBr2的浓度为0.02～0.06mol/L，TOAB的浓度为0.04～0.12mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述的聚合物的甲苯溶液的浓度为2～8mg/L。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的搅拌反应时间为2～8min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的长烷链有机酸选自辛酸或油酸。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的铯前驱体中，CsCO3的浓度为0.2～0.6mol/L。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的铯与铅的摩尔比为1：2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述的DDAB的甲苯溶液的浓度为0.03～0.6mol/L。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述的絮凝剂为乙酸乙酯或乙酸甲酯，絮凝剂体积为量子点原液的1～5倍。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述的分散剂为正己烷、正辛烷或甲苯，分散剂与铅前驱体的体积比为5：1。
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