CN114388707A - 一种白光电致发光器件及其制备方法和应用 - Google Patents
一种白光电致发光器件及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114388707A CN114388707A CN202111653183.3A CN202111653183A CN114388707A CN 114388707 A CN114388707 A CN 114388707A CN 202111653183 A CN202111653183 A CN 202111653183A CN 114388707 A CN114388707 A CN 114388707A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- emitting unit
- electroluminescent device
- layer
- perovskite
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000007651 thermal printing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 112
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 28
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 25
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 2
- SJCKRGFTWFGHGZ-UHFFFAOYSA-N magnesium silver Chemical compound [Mg].[Ag] SJCKRGFTWFGHGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 22
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L zinc iodide Chemical compound I[Zn]I UAYWVJHJZHQCIE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- ZOKIJILZFXPFTO-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-[4-[1-[4-(4-methyl-n-(4-methylphenyl)anilino)phenyl]cyclohexyl]phenyl]-n-(4-methylphenyl)aniline Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1N(C=1C=CC(=CC=1)C1(CCCCC1)C=1C=CC(=CC=1)N(C=1C=CC(C)=CC=1)C=1C=CC(C)=CC=1)C1=CC=C(C)C=C1 ZOKIJILZFXPFTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000144 PEDOT:PSS Polymers 0.000 description 5
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 5
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 5
- UPHCENSIMPJEIS-UHFFFAOYSA-N 2-phenylethylazanium;iodide Chemical compound [I-].[NH3+]CCC1=CC=CC=C1 UPHCENSIMPJEIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M caesium iodide Chemical compound [I-].[Cs+] XQPRBTXUXXVTKB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N methylazanium;iodide Chemical compound [I-].[NH3+]C LLWRXQXPJMPHLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- AWXGSYPUMWKTBR-UHFFFAOYSA-N 4-carbazol-9-yl-n,n-bis(4-carbazol-9-ylphenyl)aniline Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2N1C1=CC=C(N(C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=2C=CC(=CC=2)N2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C32)C=C1 AWXGSYPUMWKTBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101000837344 Homo sapiens T-cell leukemia translocation-altered gene protein Proteins 0.000 description 3
- 102100028692 T-cell leukemia translocation-altered gene protein Human genes 0.000 description 3
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 3
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012296 anti-solvent Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005401 electroluminescence Methods 0.000 description 2
- 238000001194 electroluminescence spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960002796 polystyrene sulfonate Drugs 0.000 description 2
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- GEQBRULPNIVQPP-UHFFFAOYSA-N 2-[3,5-bis(1-phenylbenzimidazol-2-yl)phenyl]-1-phenylbenzimidazole Chemical compound C1=CC=CC=C1N1C2=CC=CC=C2N=C1C1=CC(C=2N(C3=CC=CC=C3N=2)C=2C=CC=CC=2)=CC(C=2N(C3=CC=CC=C3N=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 GEQBRULPNIVQPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKVIAZWOECXCCM-UHFFFAOYSA-N 2-carbazol-9-yl-n,n-diphenylaniline Chemical compound C1=CC=CC=C1N(C=1C(=CC=CC=1)N1C2=CC=CC=C2C2=CC=CC=C21)C1=CC=CC=C1 RKVIAZWOECXCCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YWKKLBATUCJUHI-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-(4-methylphenyl)-n-phenylaniline Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1N(C=1C=CC(C)=CC=1)C1=CC=CC=C1 YWKKLBATUCJUHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYEVWTIZBVKJLA-UHFFFAOYSA-N N1=C(C=CC=C1)C(=O)[Ir] Chemical compound N1=C(C=CC=C1)C(=O)[Ir] LYEVWTIZBVKJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- SFTOAWQJLAEXND-UHFFFAOYSA-N iridium(3+);2-phenylpyridine Chemical compound [Ir+3].C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1.C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=N1 SFTOAWQJLAEXND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004768 lowest unoccupied molecular orbital Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K50/00—Organic light-emitting devices
- H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
- H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
- H10K50/125—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light
- H10K50/13—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers specially adapted for multicolour light emission, e.g. for emitting white light comprising stacked EL layers within one EL unit
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
本发明公开了一种白光电致发光器件及其制备方法和应用。本发明的白光电致发光器件包含由钙钛矿发光单元、中间层和有机发光单元依次组成的层叠结构，钙钛矿发光单元和有机发光单元的光谱互补，两种发光单元共同发射复合得到白光。本发明的白光电致发光器件的制备方法包括以下步骤：通过旋涂、喷涂、刮涂、热蒸镀、印刷或喷墨打印的方式依次沉积各层形成层叠结构，即得白光电致发光器件。本发明的白光电致发光器件具有高效、光谱稳定等优点，且制作成本低、制备工艺简单，完全可以满足高质量照明和显示的要求。
Description
技术领域
本发明涉及发光器件技术领域，具体涉及一种白光电致发光器件及其制备方法和应用。
背景技术
有机金属卤化物钙钛矿材料是一种重要的光电材料，结构通式为ABX3，其中，A代表有机单价阳离子CH3NH3 +(MA+)、CH(NH2)2 +(FA+)或无机单价阳离子Cs+，B代表金属离子Pb2+或Sn2+，X代表Cl-、Br-或I-。有机金属卤化物钙钛矿材料具有载流子迁移率高、光致发光效率高、色纯度高、带隙可调、成本低等优点，在照明和显示领域有着极大的应用潜力。
近些年来，基于钙钛矿的绿光、红光、近红外电致发光器件的外量子效率已经突破20％，而蓝光钙钛矿电致发光器件的外量子效率也超过了12％，可见，基于钙钛矿材料的单色光电致发光器件的开发已经取得了令人鼓舞的进展。然而，将钙钛矿材料制备成白光电致发光器件并应用在照明和显示领域仍面临着巨大的挑战，原因可能在于缺乏高效且稳定的钙钛矿蓝光材料以及不同光色钙钛矿材料之间存在快速的离子交换反应。
目前，钙钛矿白光可以利用商业化的无机蓝光或紫外LED激发互补色或三基色的钙钛矿涂层进行下转换发光实现，另外，一些低维钙钛矿或无铅的双钙钛矿利用来自于自俘获激子的宽光谱发射也可以制成白光LED。然而，这类材料由于电荷的传输和注入性能较差，其在白光电致发光器件中的应用受到限制。尽管利用稀有金属掺杂或异相的钙钛矿制作单发光层白光电致发光器件已有相关报道，且外量子效率最高可以达到6.5％，但其在不同驱动电压下的电致发光光谱的稳定性差，难以满足高质量照明的要求。此外，尽管一些高光致发光效率的钙钛矿与互补色的有机聚合物或寡聚物可以通过简单混合制成单层的白光电致发光器件，但由于能量传递会随着分子间距离的减小而增加，会造成蓝光发射的猝灭，最终器件的最大外量子效率还不到0.1％。另外，一些双层或串联结构被证实可以有效抑制该能量传递过程，且器件的最大外量子效率可以达到1.3％，但精细的器件结构和复杂的工艺会导致器件的制作成本大幅增加，应用受到很大限制。
因此，亟需开发一种高效、稳定的钙钛矿白光电致发光器件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种白光电致发光器件及其制备方法和应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种白光电致发光器件，其包含由钙钛矿发光单元、中间层和有机发光单元依次组成的层叠结构，钙钛矿发光单元和有机发光单元的光谱互补，两种发光单元共同发射复合得到白光。
优选的，所述白光电致发光器件为以下叠层结构中的任意一种结构：
阳极/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴注入层/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴注入层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴注入层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子注入层/阴极；
阳极/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子注入层/阴极；
阳极/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/阴极；
阳极/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/阴极。
优选的，所述白光电致发光器件还包括衬底。
优选的，所述衬底为玻璃衬底、蓝宝石衬底、石英衬底中的一种。
优选的，述阳极和阴极均是由金属或金属氧化物组成。
优选的，所述金属为单质铝、单质银、单质金、单质镁、镁-银合金中的一种。
优选的，所述金属氧化物为氧化铟锡、掺氟二氧化锡、氧化锌中的至少一种。
优选的，所述钙钛矿发光单元为单层钙钛矿薄膜或多层钙钛矿薄膜。
优选的，所述钙钛矿薄膜为铅基钙钛矿薄膜、少铅钙钛矿薄膜、无铅钙钛矿薄膜中的一种。
优选的，所述多层钙钛矿薄膜的层间设置有间隔层。
优选的，所述有机发光单元为单层结构或多层结构。
优选的，所述有机发光单元由荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光材料中的至少一种组成。
上述白光电致发光器件的制备方法包括以下步骤：通过旋涂、喷涂、刮涂、热蒸镀、印刷或喷墨打印的方式依次沉积各层形成层叠结构，即得白光电致发光器件。
本发明的有益效果是：本发明的白光电致发光器件具有高效、光谱稳定等优点，且制作成本低、制备工艺简单，完全可以满足高质量照明和显示的要求。
具体来说：
1)本发明的白光电致发光器件采用的钙钛矿材料具有成本低廉、来源广泛的优点，有利于降低器件制作的材料成本；
2)本发明的白光电致发光器件中的中间层和有机发光单元采用非掺杂的夹层“三明治”结构，无需复杂的掺杂工艺，有利于简化器件的制作工艺；
3)本发明的白光电致发光器件中的有机发光单元可以有效调控器件内部激子复合区域的分布，实现钙钛矿发光单元和有机发光单元的同时发光，进而实现白光发射，此外，有机发光单元可以采用磷光或热激活延迟荧光材料，这类材料可以同时利用单线态和三线态激子，理论内量子效率可达100％，当与钙钛矿发光材料杂化构筑白光器件有利于实现高效的外量子效率。
附图说明
图1为实施例1的白光电致发光器件的结构示意图。
图2为实施例1的白光电致发光器件中的能级及激子复合区域分布示意图。
图3为实施例1和实施例2的白光电致发光器件的有机发光单元中的发光材料的结构式。
图4为实施例1的白光电致发光器件的横截面的SEM图。
图5为实施例1和实施例2的白光电致发光器件的电流密度-电压-亮度特性曲线。
图6为实施例1和实施例2的白光电致发光器件的电流效率-电流密度特性曲线。
图7为实施例1和实施例2的白光电致发光器件的外量子效率-电流密度特性曲线。
图8为实施例1的白光电致发光器件在不同电压下的归一化电致发光光谱图。
图9为实施例2的白光电致发光器件在不同电压下的归一化电致发光光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种白光电致发光器件(结构示意图如图1所示，能级及激子复合区域分布示意图如图2所示)，其为由衬底(ITO玻璃衬底)、空穴注入层(厚度为30nm的m-PEDOT:PSS)、钙钛矿发光单元、p型空穴传输层(中间层；厚度为5nm的TAPC)、磷光中间层(厚度为1nm的FIrpic)、n型电子传输层(厚度为20nm的BOCzPh)、电子传输层(厚度为30nm的TPBi)、电子注入层(厚度为1.2nm的CsF)和阴极(厚度为120nm的Al)组成的层叠结构，其中，ITO玻璃衬底既是衬底又是阳极，m-PEDOT:PSS为空穴注入层，TPBi为电子传输层，CsF为电子注入层，钙钛矿发光单元与中间层和有机发光单元(TAPC/FIrpic/BOCzPh)为共同发光层(有机发光单元中的发光材料的结构式如图3所示)。
上述白光电致发光器件的制备方法包括以下步骤：
1)依次用异丙醇、丙酮、洗液和去离子水对ITO玻璃衬底进行清洗，再置于真空干燥箱中80℃烘干；
2)将ITO玻璃衬底用氧等离子体处理90s，再用注射器吸取经聚苯乙烯磺酸钠(PSS-Na)改性的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS 4083)，PSS-Na和PEDOT：PSS(4083)的体积比为1:6，PSS-Na的质量浓度为200mg/mL，再通过匀胶机以9000r/min的转速旋涂60s在ITO玻璃衬底表面形成厚度为30nm的薄膜，再转移至氮气氛围的手套箱内，放置在热台上160℃退火30min，冷却至室温，再旋涂钙钛矿前驱体溶液以制得钙钛矿薄膜，钙钛矿薄膜的制备过程为：
a)将苯乙基碘化胺(PEAI)、甲基碘化胺(MAI)、碘化铅(PbI2)、碘化锌(ZnI2)分别按0.6mol/L的浓度溶于二甲基甲酰胺(DMF)，并将碘化铯(CsI)以0.6mol/L的摩尔浓度溶于二甲基亚砜(DMSO)；
b)将各溶液以适当比例混合得到钙钛矿前驱体溶液，混合当量按照通式PEA2(Cs0.3MA0.7)2(Pb0.7Zn0.3)3I10，再加入DMF稀释至铅离子和锌离子的浓度之和为0.1mol/L，加热搅拌8h；
c)将得到的钙钛矿前驱体溶液在4000r/min的转速下旋涂40s，第8s时滴加100μL反溶剂氯苯(CB)，形成厚度为40nm的钙钛矿薄膜；
3)将得到的样品转移至蒸镀仓内，打开蒸镀设备，抽真空度至3×10-4Pa以下，开始蒸镀(蒸镀速率和膜厚由晶振膜厚检测仪实时监控)，依次蒸镀厚度为5nm的4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)、厚度为1nm的二(4,6-二氟苯基吡啶-C2,N)吡啶甲酰合铱(FIrpic)、厚度为20nm的BOCzPh、厚度为30nm的1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)、厚度为1.2nm的CsF、厚度为120nm的Al，即得白光电致发光器件。
本实施例的白光电致发光器件的作用原理：将p型空穴传输层、磷光中间层和n型电子传输层(p-i-n异质结)依次沉积在钙钛矿层上，p型空穴传输层作为中间层可增加磷光中间层材料与钙钛矿层之间的距离，起到抑制两者之间的能量传递的作用，进而避免蓝光淬灭，其次，如图2所示，p型空穴传输层材料与n型电子传输层材料的LUMO能级之间存在较大的势垒，这使得p型空穴传输层对来自阴极的电子传输具有很强的限制作用，在相同驱动电压的情况下，当钙钛矿层内的空穴数量大于电子发生，部分未参与钙钛矿层内辐射发光的空穴将通过接近无势垒的p型空穴传输层进而被运输到有机发光单元，进一步与积累在异质结界面的过量电子相遇而形成激子，最终被磷光中间层利用进行辐射发光。因此，整个器件内部激子复合区域将覆盖钙钛矿发光层与有机发光单元两部分，从而实现钙钛矿发光单元与有机发光单元的协同发光与高效发光。
性能测试：
1)本实施例的白光电致发光器件的横截面的扫描电镜(SEM)图如图4所示。
由图4可知：可以观察到钙钛矿与有机层之间存在清晰的分界，且钙钛矿薄膜连续且平整，可以估测到钙钛矿层的厚度约为40nm。
2)将本实施例的白光电致发光器件置于氮气氛围的手套箱内，再采用广州西普光电科技有限公司开发的XPQY-EQE-350-1100系统，搭载集成球(GPS-4P-SL，Labsphere)和光电探测器阵列(S7031-1006，滨松光电)，测试得到的电流密度-电压-亮度特性曲线如图5所示，电流效率-电流密度特性曲线如图6所示，外量子效率-电流密度特性曲线如图7所示，在不同电压下的归一化电致发光光谱图如图8所示。
由图5～图8可知：本实施例的白光电致发光器件的启亮电压为3.0V，最大亮度为764cd/m2，最大电流效率和外量子效率分别可达7.62cd/A和7.35％，且其在不同驱动电压下光谱稳定，是现有的基于钙钛矿的白光电致发光器件中性能最佳的。
实施例2：
一种白光电致发光器件，其为由ITO玻璃衬底、厚度为30nm的m-PEDOT:PSS、钙钛矿发光单元、厚度为5nm的TCTA:Ir(ppy)2acac(3wt％)、厚度为20nm的TAPC:BOCz(1:1):FIrpic(10wt％)、厚度为30nm的TPBi、厚度为1.2nm的CsF和厚度为120nm的Al组成的层叠结构，其中，ITO玻璃衬底既是衬底又是阳极，m-PEDOT:PSS为空穴注入层，TPBi为电子传输层，CsF为电子注入层，钙钛矿发光单元与中间层(TCTA:Ir(ppy)2acac)和有机发光单元(TAPC:BOCz:FIrpic)为共同发光层(有机发光单元中的发光材料的结构式如图3所示)。
上述白光电致发光器件的制备方法包括以下步骤：
1)依次用异丙醇、丙酮、洗液和去离子水对ITO玻璃衬底进行清洗，再置于真空干燥箱中80℃烘干；
2)将ITO玻璃衬底用氧等离子体处理90s，再用注射器吸取经聚苯乙烯磺酸钠(PSS-Na)改性的聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS 4083)，PSS-Na和PEDOT：PSS(4083)的体积比为1:6，PSS-Na的质量浓度为200mg/mL，再通过匀胶机以9000r/min的转速旋涂60s在ITO玻璃衬底表面形成厚度为30nm的薄膜，再转移至氮气氛围的手套箱内，放置在热台上160℃退火30min，冷却至室温，再旋涂钙钛矿前驱体溶液以制得钙钛矿薄膜，钙钛矿薄膜的制备过程为：
a)将苯乙基碘化胺(PEAI)、甲基碘化胺(MAI)、碘化铅(PbI2)、碘化锌(ZnI2)分别按0.6mol/L的浓度溶于二甲基甲酰胺(DMF)，并将碘化铯(CsI)以0.6mol/L的摩尔浓度溶于二甲基亚砜(DMSO)；
b)将各溶液以适当比例混合得到钙钛矿前驱体溶液，混合当量按照通式PEA2(Cs0.3MA0.7)2(Pb0.7Zn0.3)3I10，再加入DMF稀释至铅离子和锌离子的浓度之和为0.1mol/L，加热搅拌8h；
c)将得到的钙钛矿前驱体溶液在4000r/min的转速下旋涂40s，第8s时滴加100μL反溶剂氯苯(CB)，形成厚度为40nm的钙钛矿薄膜；
3)将得到的样品转移至蒸镀仓内，打开蒸镀设备，抽真空度至3×10-4Pa以下，开始蒸镀(蒸镀速率和膜厚由晶振膜厚检测仪实时监控)，依次蒸镀厚度为5nm的4,4',4'-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)与3wt％的乙酰丙酮酸二(2-苯基吡啶)合铱(III)(Ir(ppy)2acac)的二元共混层、厚度为20nm的有机发光单元TAPC:BOCz(1:1)与10wt％的FIrpic的三元共混层、厚度为30nm的电子传输层TPBi、厚度为1.2nm的电子注入层CsF、厚度为120nm的金属电极Al，即得白光电致发光器件。
性能测试(测试方法同实施例1)：
本实施例的白光电致发光器件的电流密度-电压-亮度特性曲线如图5所示，电流效率-电流密度特性曲线如图6所示，外量子效率-电流密度特性曲线如图7所示，在不同电压下的归一化电致发光光谱图如图9所示。
由图5～图7和图9可知：本实施例的白光电致发光器件的启亮电压为3.5V，最大亮度为1081cd/m2，最大电流效率和外量子效率分别可达6.62cd/A和6.27％，且其在不同驱动电压下光谱稳定。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种白光电致发光器件，其特征在于：所述白光电致发光器件包含由钙钛矿发光单元、中间层和有机发光单元依次组成的层叠结构；所述钙钛矿发光单元和有机发光单元的光谱互补，两种发光单元共同发射复合得到白光。
2.根据权利要求1所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述白光电致发光器件为以下叠层结构中的任意一种结构：
阳极/空穴注入层/空穴传输层/电子阻挡层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴注入层/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴注入层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴注入层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子注入层/阴极；
阳极/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/电子注入层/阴极；
阳极/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子注入层/阴极；
阳极/空穴传输层/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/阴极；
阳极/钙钛矿发光单元/中间层/有机发光单元/电子传输层/阴极。
3.根据权利要求2所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述白光电致发光器件还包括衬底。
4.根据权利要求3所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述衬底为玻璃衬底、蓝宝石衬底、石英衬底中的一种。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述阳极和阴极均是由金属或金属氧化物组成。
6.根据权利要求5所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述金属为单质铝、单质银、单质金、单质镁、镁-银合金中的一种；所述金属氧化物为氧化铟锡、掺氟二氧化锡、氧化锌中的至少一种。
7.根据权利要求1～4中任意一项所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述钙钛矿发光单元为单层钙钛矿薄膜或多层钙钛矿薄膜。
8.根据权利要求1～4中任意一项所述的白光电致发光器件，其特征在于：所述有机发光单元为单层结构或多层结构。
9.权利要求1～8中任意一项所述的白光电致发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：通过旋涂、喷涂、刮涂、热蒸镀、印刷或喷墨打印的方式依次沉积各层形成层叠结构，即得白光电致发光器件。
10.权利要求1～8中任意一项所述的白光电致发光器件在制备照明装置或显示装置中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111653183.3A CN114388707B (zh) | 2021-12-30 | 一种白光电致发光器件及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111653183.3A CN114388707B (zh) | 2021-12-30 | 一种白光电致发光器件及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114388707A true CN114388707A (zh) | 2022-04-22 |
| CN114388707B CN114388707B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106848076A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-13 | 西安交通大学 | 一种有机无机复合钙钛矿发光二极管器件及其制备方法 |
| CN110246981A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-17 | 福仕保(江苏)新材料有限公司 | 有机发光电子器件封装结构及其生产工艺 |
| CN110504378A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-26 | 电子科技大学 | 一种基于有机材料和钙钛矿材料相结合的全溶液法柔性白光器件及其制备方法 |
| CN111244315A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种钙钛矿发光器件及显示面板的制备方法 |
| CN111725409A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-29 | Tcl华星光电技术有限公司 | 白光发光二极管器件及其制作方法 |
| CN112635686A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-04-09 | 西安电子科技大学 | 基于钙钛矿和有机材料的白光发光二极管及制备方法 |
| CN112670423A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-16 | 南京大学 | 一种可发白光的钙钛矿发光二极管及其制备方法和发光装置 |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106848076A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-06-13 | 西安交通大学 | 一种有机无机复合钙钛矿发光二极管器件及其制备方法 |
| CN110246981A (zh) * | 2019-06-06 | 2019-09-17 | 福仕保(江苏)新材料有限公司 | 有机发光电子器件封装结构及其生产工艺 |
| CN110504378A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-26 | 电子科技大学 | 一种基于有机材料和钙钛矿材料相结合的全溶液法柔性白光器件及其制备方法 |
| CN111244315A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-05 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种钙钛矿发光器件及显示面板的制备方法 |
| CN111725409A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-09-29 | Tcl华星光电技术有限公司 | 白光发光二极管器件及其制作方法 |
| CN112670423A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-04-16 | 南京大学 | 一种可发白光的钙钛矿发光二极管及其制备方法和发光装置 |
| CN112635686A (zh) * | 2021-01-04 | 2021-04-09 | 西安电子科技大学 | 基于钙钛矿和有机材料的白光发光二极管及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102465407B1 (ko) | 전계발광 소자 | |
| US10305057B2 (en) | Light-emitting device and display apparatus | |
| CN109004091B (zh) | 一种基于室温钙钛矿材料的量子点发光二极管及其制备方法 | |
| KR102114077B1 (ko) | 인광 유기 전계 발광 소자 | |
| WO2021103471A1 (zh) | 一种自组装多维量子阱CsPbX 3钙钛矿纳米晶电致发光二极管 | |
| US11228013B2 (en) | Anisotropic nanorod-applied light-emitting diode and light-emitting device including the same | |
| CN102017799B (zh) | 有机电致发光元件、显示装置和照明装置 | |
| CN108963089A (zh) | 量子点电致发光器件 | |
| CN112993177B (zh) | 一种蓝光钙钛矿发光二极管及其制备方法 | |
| CN107452886A (zh) | 一种复合薄膜和有机发光二极管及其制备方法 | |
| KR101255232B1 (ko) | 전자수송층용 조성물, 이로부터 제조된 전자수송층 및전자수송층을 포함하는 유기 전계 발광 소자 | |
| WO2017216557A1 (en) | Methods for the production of organic electronic devices | |
| CN114220937B (zh) | 双极性分子稳定的钙钛矿材料及光电器件 | |
| CN108807704B (zh) | 一种基于钙钛矿复合薄膜的发光二极管及其制备方法 | |
| CN113066935A (zh) | 一种双激基复合物为主体的白色有机电致发光器件 | |
| CN111785846A (zh) | 一种基于表面后处理工艺的绿光钙钛矿发光二极管及制备 | |
| CN114388707B (zh) | 一种白光电致发光器件及其制备方法和应用 | |
| US11502267B2 (en) | Inorganic light emitting diode and inorganic light emitting device including the same | |
| CN114388707A (zh) | 一种白光电致发光器件及其制备方法和应用 | |
| CN112467058B (zh) | 一种三元激基复合物复合材料主体及其oled器件制备 | |
| CN109256472A (zh) | 一种不带间隔层的双层双母体结构的白光有机电致发光器件 | |
| KR101311943B1 (ko) | 유기 광전 소자의 제조방법 및 이로부터 제조된 유기 광전 소자 | |
| CN112341606A (zh) | 化合物及其制备方法和量子点发光二极管 | |
| CN112331775B (zh) | 量子点发光器件及其制备方法、发光装置 | |
| CN112635686B (zh) | 基于钙钛矿和有机材料的白光发光二极管及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |