CN113130806A - 一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，上述钙钛矿发光二极管结构从下到上依次为ITO层、空穴传输层、离子液体层，钙钛矿发光层、电子注入层、电极修饰层和金属电极，离子液体层能够钝化表面缺陷，操作方便，成本低廉，应用广泛，经过离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管，亮度和外量子效率明显提高。

Description

一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法
技术领域
本发明属于钙钛矿发光二极管制备领域，更具体地，涉及一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法。
背景技术
从古到今，照明显示技术一直对促进社会发展起着十分重要的作用。1831 年，法拉第发现了电磁感应现象，以电为驱动的一系列现代化电子产品开始走进人类的世界。其中，以发光二极管（LED）为代表的显示器件，极大地丰富了人类的生活。LED按材料类型可以分为无机发光二极管和有机发光二极管（OLED），无机发光二极管由于制备工艺复杂、成本昂贵，已经逐渐被 OLED 所取代，这主要是由于 OLED 具有制备简单、原料易得、可在柔性衬底上制备等优点，极大地满足了人们对照明显示的需求。近年来，有机无机杂化钙钛矿引起了研究人员的关注，这类材料兼具无机LED 和有机 LED 的优点，其最明显的特征是荧光量子产率（PLQY）高、色纯度高、载流子迁移率高、带隙易调以及可低温溶液制备。
钙钛矿发光二极管自2014年第一次报道室温条件下工作以来，其外量子效率得到了快速的发展，但目前距离商业化还有很大差距，因此必须进一步提升钙钛矿发光二极管的亮度和外量子效率。
发明内容
本发明为解决现有技术中存在的问题而提供一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法。
本发明所采用的技术方案为：
一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，其器件结构从下到上依次为ITO层、空穴传输层、离子液体层，钙钛矿发光层、电子注入层、电极修饰层和金属电极。
进一步地，所述的空穴传输层是PEDOT:PSS、PVK的任意一种，以旋涂的方式沉积在经过表面处理过的ITO上，并进行退火。
进一步地，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯六氟磷酸盐、1-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、四氟硼酸1-丁基吡啶鎓中的任意一种，将离子液体按1-5mg/ml溶解在乙醇中，以旋涂的方式沉积在空穴传输层上，并进行退火。
进一步地，所述的钙钛矿是由有机铵、铯的任意一种，铅，溴、氯、碘的任意一种溶解于DMSO中配制而成，质量分数10％-15％，以旋涂的方式沉积在离子液体层上，并进行退火。
进一步地，所述的电子注入层材料为TPBi、TmPyPb的任意一种，以真空热蒸镀方式沉积在钙钛矿层上。
进一步地，所述的电极修饰层材料为LiF、Ca的任意一种，以真空电子束蒸镀的方式沉积在电子注入层上。
进一步地，所述的金属电极材料为Al、Ag的任意一种，以真空热蒸镀方式沉积在电极修饰层上。
本发明的有益效果：
(1)本发明的操作方便，方法简单，绿色环保。
(2)本发明的成本低廉，应用范围广，有利于推广。
(3)本发明的成效显著，经过修饰离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管，钝化了表面缺陷，亮度和外量子效率明显提升。
附图说明
图1为本发明的离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管结构示意图。
图2是实施例1制备不添加离子液体修饰层钙钛矿薄膜的SEM照片。
图3是实施例1制备添加离子液体修饰层钙钛矿薄膜的SEM照片。
图4是实施例1不添加离子液体修饰层和添加离子液体修饰层的钙钛矿发光二极管器件电压-电流密度曲线。
图5是实施例1不添加离子液体修饰层和添加离子液体修饰层的钙钛矿发光二极管器件电压-亮度曲线。
图6是实施例1不添加离子液体修饰层和添加离子液体修饰层的钙钛矿发光二极管器件电流密度-外量子效率曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1：
(1)制备空穴传输层
具体步骤：优选的，将PEDOT:PSS用直径为220nm的滤孔过滤，滴加在经过清洗和等离子体处理后的ITO上，在4000rpm转速下旋涂40s，旋涂后将薄膜放置到160℃的恒温热台上，退火15min，得到PEDOT:PSS薄膜。
(2)制备钙钛矿发光层
具体步骤：优选的，将0.2mmol的CsBr、0.2mmol的PbBr2、0.1mmol的PBABr与5mg的18-crown-6溶于1ml的DMSO，30℃下搅拌24h，得到钙钛矿溶液，将上述溶液滴加在PEDOT:PSS薄膜上，在3000rpm转速下旋涂120s，旋涂后将薄膜放置到100℃的恒温热台上，退火10min，得到钙钛矿发光层。
(3)制备电子注入层
通过真空热蒸镀的方式，在钙钛矿发光层上沉积电子注入层，优选的，电子注入层为TPBi，厚度为40nm。
(4)制备电极修饰层
通过真空电子束蒸镀的方法，在电子注入层上沉积电极修饰层，优选的，电极修饰层为LiF，厚度为1.5nm。
(5)制备金属电极
通过真空热蒸镀的方法，在电极修饰层上沉积金属电极，优选的，金属电极为Al，厚度为100nm。
对比例
其他步骤与实施例1完全一致，不同之处在于，步骤(1)完成后，优选的，将1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐溶于乙醇中，浓度为3mg/ml，得到离子液体溶液，将上述溶液在充满氮气的手套箱中滴加在PEDOT:PSS薄膜上，在6000rpm转速下旋涂40s，旋涂后将薄膜放置到100℃的恒温热台上，退火10min，得到离子液体层，并离子液体层上继续完成步骤（2）-（5）。
如图2-6所示，图2是实施例1制备不添加离子液体修饰层钙钛矿薄膜的SEM照片；图3是实施例1制备添加离子液体修饰层钙钛矿薄膜的SEM照片；图4是实施例1不添加离子液体修饰层和添加离子液体修饰层的钙钛矿发光二极管器件电压-电流密度曲线；图5是实施例1不添加离子液体修饰层和添加离子液体修饰层的钙钛矿发光二极管器件电压-亮度曲线；图6是实施例1不添加离子液体修饰层和添加离子液体修饰层的钙钛矿发光二极管器件电流密度-外量子效率曲线。
对比得出，经过离子液体界面修饰的钙钛矿薄膜形貌变化不大，离子液体界面修饰后钝化了表面缺陷，钙钛矿发光二极管7V下亮度从11812cd/cm2提升到21594cd/cm2，最大外量子效率从6.44％提升到了11.34％，器件性能得到明显改善。
本发明的操作方便，方法简单，绿色环保；本发明的成本低廉，应用范围广，有利于推广；本发明的成效显著，经过修饰离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管，钝化了表面缺陷，亮度和外量子效率明显提升。

Claims (7)

1.一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，其器件结构从下到上依次为ITO层、空穴传输层、离子液体层，钙钛矿发光层、电子注入层、电极修饰层和金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，所述的空穴传输层是PEDOT:PSS、PVK的任意一种，以旋涂的方式沉积在经过表面处理过的ITO上，并进行退火。
3.根据权利要求1所述的一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-丁基-1-甲基吡咯六氟磷酸盐、1-丁基-4-甲基吡啶六氟磷酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、四氟硼酸1-丁基吡啶鎓中的任意一种，将离子液体按1-5mg/ml溶解在乙醇中，以旋涂的方式沉积在空穴传输层上，并进行退火。
4.根据权利要求1所述的一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，所述的钙钛矿是由有机铵、铯的任意一种，铅，溴、氯、碘的任意一种溶解于DMSO中配制而成，质量分数10％-15％，以旋涂的方式沉积在离子液体层上，并进行退火。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，所述的电子注入层材料为TPBi、TmPyPb的任意一种，以真空热蒸镀方式沉积在钙钛矿层上。
6.根据权利要求1所述的一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，所述的电极修饰层材料为LiF、Ca的任意一种，以真空电子束蒸镀的方式沉积在电子注入层上。
7.根据权利要求1所述的一种离子液体界面修饰的钙钛矿发光二极管制备方法，其特征在于，所述的金属电极材料为Al、Ag的任意一种，以真空热蒸镀方式沉积在电极修饰层上。
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