CN111063814A - 钙钛矿发光器件及其制备方法、显示器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了钙钛矿发光器件及其制备方法、显示器，该钙钛矿发光器件包括依次层叠设置的第一注入层、第一传输层、发光层、第二传输层和第二注入层，第一注入层包括氧化铟锡，第二注入层包括碳纳米管，发光层包括卤化物钙钛矿，其中，发光层的出光同时从第一注入层和第二注入层射出。本申请的钙钛矿发光器件能够稳定地双面出光。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别是涉及钙钛矿发光器件及其制备方法、显示器。
背景技术
发光二极管是当前发光与显示领域最热门的材料与技术。随着科技的进步，透明显示技术成为未来显示的发展趋势，因此对发光二极管的色纯度、亮度、发光效率等性能参数有更高的需求。
在目前透明显示技术范畴内被提及最多的当属有机发光二极管，基于有机发光二极管的透明显示技术发展十分迅速，成为研究的热点。但有机发光二极管使用的是有机材料，因此色纯度不高，其纯色需要彩色过滤器才能产生。
因此，制备出色纯度高的透明发光二极管是目前面临的问题。
发明内容
本申请提供了钙钛矿发光器件及其制备方法、显示器，以解决现有技术中有机发光二极管色纯度不高的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种钙钛矿发光器件，该钙钛矿发光器件包括依次层叠设置的第一注入层、第一传输层、发光层、第二传输层和第二注入层，第一注入层包括氧化铟锡，第二注入层包括碳纳米管，发光层包括卤化物钙钛矿，其中，发光层的出光同时从第一注入层和第二注入层射出。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种钙钛矿发光器件的制备方法，该制备方法包括通过磁控溅射在基板上铺设氧化铟锡以得到第一注入层；在第一注入层上设置第一传输层；通过旋涂的方式将卤化物钙钛矿设置在第一传输层以得到发光层；在发光层上设置第二传输层；将碳纳米管油墨滴在第二传输层上形成第二注入层，从而得到钙钛矿发光器件，其中，发光层的出光同时从第一注入层和第二注入层射出。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种显示器，该显示器包括上述的钙钛矿发光器件。
本申请的有益效果为：本申请用具有透明和导电的特性的氧化铟锡作为第一注入层，用碳纳米管作为第二注入层，碳纳米管本身具有很好的导电性和稳定性，把碳纳米管涂布于第二传输层上时，会形成导电网格结构。其中，不同的碳纳米管相交错搭接，使得电子不仅能够沿着碳纳米管自身方向输运，而且可以通过接触位点传输到其他的碳纳米管上，进而使得电子的运动贯穿于整个碳纳米管网格中，以实现电极良好的导电性，而不同碳纳米管之间的孔洞则可以让光通过，从而实现透光功能。另外，以卤化物钙钛矿作为发光层，卤化物钙钛矿材料具有较高的荧光量子效率、光学带隙可调、色彩纯度高等性质，这样制作出来的发光层出色纯度高。发光层的出光同时从第一注入层和第二注入层射出，从而实现双面发光的效果。
附图说明
图1是本申请提供的钙钛矿发光器件的一实施例的截面示意图；
图2是本申请提供的碳纳米管导电网格的一实施例的示意图；
图3是本申请提供的钙钛矿发光器件的制备方法的一实施例的流程示意图；
图4是本申请提供的钙钛矿发光器件的制备方法的一实施例的流程示意图；
图5是本申请提供的显示器的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1和图2，图1是本申请提供的钙钛矿发光器件100的一实施例的截面示意图，图2是本申请提供的碳纳米管导电网格的一实施例的示意图。
本申请提供了一种钙钛矿发光器件100，本申请钙钛矿发光器件100为无机发光LED器件。
钙钛矿发光器件100包括依次层叠设置的第一注入层10、第一传输层20、发光层30、第二传输层40和第二注入层50，第一注入层10包括氧化铟锡，第二注入层50包括碳纳米管，发光层30包括卤化物钙钛矿。
氧化铟锡(ITO)是一种铟氧化物和锡氧化物的混合物，通常质量比为90％铟氧化物和10％锡氧化物。氧化铟锡在薄膜状时具有透明和导电的特性。
在本申请研发人员的前期研发中发现，具有透光性质的第二注入层50用纳米银线来制作时，纳米银线在高温状态下容易被氧化而影响纳米银线的导电性，另外，纳米银线会慢慢渗透到用卤化物钙钛矿制作的发光层30并与之发生化学反应，腐蚀卤化物钙钛矿进而导致钙钛矿发光器件100失效。
从而研发人员通过实验众多材料后发现，碳纳米管本身具有很好的导电性和稳定性，碳纳米管耐高温不易被氧化，适合后期的各种烘烤制程，因此更加适合工业化生产。把碳纳米管涂布于第二传输层40上时，会形成导电网格结构(如图2所示)。其中，不同的碳纳米管相交错搭接，使得电子不仅能够沿着碳纳米管自身方向输运，而且可以通过接触位点传输到其他的碳纳米管上，进而使得电子的运动贯穿于整个碳纳米管网格中，以实现电极良好的导电性，而不同碳纳米管之间的孔洞则可以让光通过，从而实现透光功能。另外，碳纳米管的透明度可以通过改变碳纳米管的数量和薄膜的厚度来调节。
本申请的研发人员在实验中发现卤化物钙钛矿材料具有较高的荧光量子效率、光学带隙可调、色彩纯度高等性质。相比于有机发光二极管中需要蒸镀成膜的有机分子发光层30而言，卤化物钙钛矿薄膜可采用低成本的溶液法制备，因此可以大大降低发光器件的制作成本。另外，本申请的研发人员在实验中发现绿光和红光钙钛矿发光二极管的外量子效率接连突破20％，以使卤化物钙钛矿作为发光层30成为可能性。
发光层30的出光同时从第一注入层10和第二注入层50射出，从而实现双面发光的效果。具有双面发光效果的钙钛矿发光器件100将在商业显示、广告橱窗、车载玻璃和市内装饰等领域得到广泛的应用。
第一注入层10可以用于接收电子的注入，第一传输层20用于将电子传输至发光层30，第二注入层50用于接收空穴的注入，第二传输层40用于将空穴传输至发光层30。由于氧化铟锡的功函数比碳纳米管的功函数低，那么电子从第一注入层10注入将更加容易，这将有利于钙钛矿发光器件100性质的提升。
钙钛矿发光器件100发光的工作原理可简单地分为以下几个过程：
1、在外加电场的作用下，电子从第一注入层10注入，空穴从第二注入层50注入；
2、注入的电子从第一传输层20向发光层30迁移，注入空穴从第二传输层40向发光层30迁移；
3、电子和空穴在发光层30中相遇产生激子；
4、激子在卤化物钙钛矿薄膜中不断地作自由扩散运动，并以辐射或无辐射的方式失活；
5、当激子由激发态以辐射跃迁的方式回到基态，就可以观察到电致发光现象，发射光的颜色由激发态到基态的能级差所决定。
第一注入层10还包括设置在氧化铟锡上的脂肪胺，脂肪胺用于修饰氧化铟锡，以降低氧化铟锡的功函数。电子从第一注入层10注入，第一注入层10的势垒越低将有利于电子更快地注入，采用脂肪胺类分子对氧化铟锡进行表面修饰来降低氧化铟锡功函数，而降低功函数的作用就是降低第一注入层10的势垒。
第一传输层20包括二氧化锡，二氧化锡用于将电子传输至发光层30。二氧化锡为金属无机氧化物，二氧化锡的热分解温度比有机物高的多，化学稳定性要好很多，因此采用二氧化锡制作的第一传输层20有利于钙钛矿发光器件100的稳定性。
第二传输层40包括聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸甲酯用于将空穴传输至发光层30。因为电子在第一传输层20中的传输速率要比空穴在第二传输层40中的传输速率快，这样会导致电子先注入发光层30，空穴则注入较慢，而造成电子-空穴的不平衡，所以如果选用高迁移率的聚甲基丙烯酸甲酯(PTAA)作为空穴传输层，将有利于空穴的传输，从而对电子-空穴的注入平衡起到有利作用。
请参阅图1和图3，图3是本申请提供的钙钛矿发光器件100的制备方法的一实施例的流程示意图。
S101：通过磁控溅射在基板上铺设氧化铟锡以得到第一注入层10。
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)或者玻璃用去离子水和酒精的1:1混合液超声清洗干净，放入干燥烘箱内烘烤2小时，以得到干净的具有透光性质的基板。
在基板上通过磁控溅射的方式铺设氧化铟锡以制备得到透明的第一注入层10。第一注入层10可以用于接收电子的注入。
S102：在第一注入层10上设置第一传输层20。
在第一注入层10上旋涂二氧化锡溶液，转速可以是2000r/min，转动的时间可以是50秒，将基板转移到热台上退火处理得到第一传输层20。第一传输层20用于将电子传输至发光层30。
S103：通过旋涂的方式将卤化物钙钛矿设置在第一传输层20以得到发光层30。
在第一传输层20上旋涂卤化物钙钛矿溶液，转速可以是4000r/min，转动的时间可以是30秒，向第一传输层20上滴加反溶剂氯苯进行萃取使得卤化物钙钛矿快速析出成膜，将基板转移到热台上退火处理得到发光层30。这种方法得到的发光层30质量很高，发光层30质平整且致密。
S104：在发光层30上设置第二传输层40。
在发光层30上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液，转速可以是3000r/min，将基板转移到热台上退火处理得到第二传输层40。第二传输层40用于将空穴传输至发光层30。
S105：将碳纳米管油墨滴在第二传输层40上形成第二注入层50，从而得到钙钛矿发光器件100。
将碳纳米管油墨滴在第二传输层40上后旋涂或刮涂成膜，烘干后得到第二注入层50。第二注入层50用于接收空穴的注入。通过步骤S101至步骤S105完成钙钛矿发光器件100的制作。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
请参阅图1和图4，图4是本申请提供的钙钛矿发光器件100的制备方法的一实施例的流程示意图。
S201：通过磁控溅射在基板上铺设氧化铟锡。
将聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)或者玻璃用去离子水和酒精的1:1混合液超声清洗干净，放入干燥烘箱内烘烤2小时，以得到干净的具有透光性质的基板。
在基板上通过磁控溅射的方式铺设氧化铟锡。
S202：在氧化铟锡上铺设脂肪胺以得到第一注入层10。
在完成对氧化铟锡铺设后，可以继续在氧化铟锡上铺设脂肪胺，以制备得到透明的第一注入层10。第一注入层10可以用于接收电子的注入。
脂肪胺用于修饰氧化铟锡，以降低氧化铟锡的功函数。电子从第一注入层10注入，第一注入层10的势垒越低将有利于电子更快地注入，采用脂肪胺类分子对氧化铟锡进行表面修饰来降低氧化铟锡功函数，而降低功函数的作用就是降低第一注入层10的势垒。
S203：在第一注入层10上设置第一传输层20。
在第一注入层10上旋涂二氧化锡溶液，转速可以是2000r/min，转动的时间可以是50秒，将基板转移到热台上退火处理得到第一传输层20。第一传输层20用于将电子传输至发光层30。
S204：通过旋涂的方式将卤化物钙钛矿设置在第一传输层20以得到发光层30。
在第一传输层20上旋涂卤化物钙钛矿溶液，转速可以是4000r/min，转动的时间可以是30秒，向第一传输层20上滴加反溶剂氯苯进行萃取使得卤化物钙钛矿快速析出成膜，将基板转移到热台上退火处理得到发光层30。这种方法得到的发光层30质量很高，发光层30质平整且致密。
S205：在发光层30上设置第二传输层40。
在发光层30上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液，转速可以是3000r/min，将基板转移到热台上退火处理得到第二传输层40。第二传输层40用于将空穴传输至发光层30。
S206：将碳纳米管油墨滴在第二传输层40上形成第二注入层50，从而得到钙钛矿发光器件100。
将碳纳米管油墨滴在第二传输层40上后旋涂或刮涂成膜，烘干后得到第二注入层50。第二注入层50用于接收空穴的注入。通过步骤S101至步骤S105完成钙钛矿发光器件100的制作。
请参阅图5，图5是本申请提供的显示器1000的一实施例的结构示意图。
本申请的显示器1000包括上述实施例中的钙钛矿发光器件100和套设在钙钛矿发光器件100周边的面框200，钙钛矿发光器件100能够两面进行显示。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种钙钛矿发光器件，其特征在于，所述钙钛矿发光器件包括依次层叠设置的第一注入层、第一传输层、发光层、第二传输层和第二注入层，所述第一注入层包括氧化铟锡，所述第二注入层包括碳纳米管，所述发光层包括卤化物钙钛矿，其中，所述发光层的出光同时从所述第一注入层和所述第二注入层射出。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述第一注入层用于接收电子的注入，所述第一传输层用于将电子传输至所述发光层，所述第二注入层用于接收空穴的注入，所述第二传输层用于将空穴传输至所述发光层。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述第一传输层包括二氧化锡，所述二氧化锡用于将电子传输至所述发光层。
4.根据权利要求2所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述第一注入层还包括设置在所述氧化铟锡上的脂肪胺，所述脂肪胺用于修饰所述氧化铟锡，以降低所述氧化铟锡的功函数。
5.根据权利要求2所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述第二传输层包括聚甲基丙烯酸甲酯，所述聚甲基丙烯酸甲酯用于将空穴传输至所述发光层。
6.一种钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，
通过磁控溅射在基板上铺设氧化铟锡以得到第一注入层；
在所述第一注入层上设置第一传输层；
通过旋涂的方式将卤化物钙钛矿设置在所述第一传输层以得到发光层；
在所述发光层上设置第二传输层；
将碳纳米管油墨滴在所述第二传输层上形成第二注入层，从而得到所述钙钛矿发光器件，其中，所述发光层的出光同时从所述第一注入层和所述第二注入层射出。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一注入层用于接收电子的注入，所述第一传输层用于将电子传输至所述发光层，所述第二注入层用于接收空穴的注入，所述第二传输层用于将空穴传输至所述发光层。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
所述在所述第一注入层上设置第一传输层的步骤，包括：在所述第一注入层上旋涂二氧化锡溶液；将所述基板转移到热台上退火处理得到第一传输层；
所述通过旋涂的方式将卤化物钙钛矿设置在所述第一传输层以得到发光层的步骤，包括：在所述第一传输层上旋涂卤化物钙钛矿溶液；向所述第一传输层上滴加反溶剂氯苯；将所述基板转移到热台上退火处理得到发光层；
所述在所述发光层上设置第二传输层的步骤，包括：在所述发光层上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯溶液；将所述基板转移到热台上退火处理得到第二传输层。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
所述通过磁控溅射在基板上铺设氧化铟锡以得到第一注入层的步骤，包括：通过磁控溅射在基板上铺设氧化铟锡；在所述氧化铟锡上铺设脂肪胺以得到第一注入层。
10.一种显示器，其特征在于，所述显示器包括权利要求1至5任一项所述的钙钛矿发光器件。
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