CN117560981A - 一种利用两种配体协同优化准二维蓝光led器件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用两种配体协同效应优化准二维蓝光LED器件的方法，属于发光二极管技术领域，通过引入(2‑咔唑‑9‑基乙基)‑膦酸及2‑氨基吡啶‑4‑甲酸甲酯作为两种配体通过协同作用改善钙钛矿薄膜的发光性能，(2‑咔唑‑9‑基乙基)‑膦酸作为有机膦酸能够有效的改善结晶过程，调整相分布，同时提升载流子的注入和传输，2‑氨基吡啶‑4‑甲酸甲酯作为钝化剂能有效的钝化薄膜缺陷，实现高性能发射。因此，在使用引入(2‑咔唑‑9‑基乙基)‑膦酸及2‑氨基吡啶‑4‑甲酸甲酯作为两种配体通过协同调控实现准二维钙钛矿薄膜相分布，加速能量传递效率，提升载流子迁移率等效果，进而提升器件性能，实现高亮度高效率的蓝光LED器件性能。

Description

一种利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，具体涉及一种利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法。
背景技术
准二维金属卤化物钙钛矿材料由于其高光致发光量子产率、可调节的光学带隙、优异的色纯度和低成本的溶液加工性，在发光二极管和显示应用领域具有广阔的前景。但是目前以钙钛矿材料作为发光层的发光二极管的光电性质仍远低于最先进的有机发光二极管。主要是由于钙钛矿薄膜溶液结晶过程难以控制，造成薄膜导电性能低、相分布不均匀，造成过低的能量传输效率，从而产生过多的非辐射复合缺陷，严重制约了钙钛矿薄膜及其设备的产业化应用。对于准二维蓝光LED器件来说，利用准二维钙钛矿实现蓝光发射需要强的量子限域效应，这种强的量子限域效应直接来源于过量的有机阳离子的使用。在这种情况下产生的准二维薄膜具有混乱的相分布以及不良的导电性，不利于发光。为解决上述技术问题，因此提出一种利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用利用两种配体协同效应优化准二维蓝光LED器件的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将ITO基底，分别用去离子水、乙醇以及丙酮反复清洗，接着采用紫外臭氧机清洗20分钟；
步骤2：将36.7mg溴化铅，23.0mg苯丁基溴化铵，21.3mg溴化铯溶解到1mL的有机极性溶剂中；
步骤3：将2.3mg2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯及2.8mg(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸加入步骤2所得溶液中
步骤4：将适量的步骤2和3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤1的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤5：将步骤7获得的薄膜放到蒸镀仪中，蒸镀100nm金属铝电极；
步骤6：对步骤8得到的器件分别进行电压-电流曲线测试；
步骤7：PEDOT:PSS(4083)溶液以3000rpm,30s旋转涂布沉积到步骤6的基底表面，用150℃进行后期退火；
步骤8：PMMA的甲苯溶液(0.1mg/mL)以4000rpm,60s旋转涂布沉积到步骤11的基底表面，用120℃进行后期退火；
步骤9：将适量的步骤2及3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤6的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤10：将步骤9获得的薄膜放到蒸镀仪中，从而蒸镀电子传输层和金属铝电极；
步骤11：分别对经过步骤9和10得到的器件进行亮度、电压、电流测试并计算出对应效率。
作为本发明进一步的方案，步骤2中的有机溶剂可以为DMF、DMSO或者二者的任意比例混合溶剂。
作为本发明进一步的方案，步骤10的电子传输材料为TPBi/LiF、TPBi/Liq、Tmpypb/LiF或Tmpypb/Liq中的一种。
作为本发明进一步的方案，所述两种配体材料应当有利于准二维蓝光相分布的改变，缺陷的钝化以及电导率的提升；
作为本发明进一步的方案，步骤3中2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯及(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸之间的浓度比例范围在5:1-1:5。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过采用(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸及2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯作为两种配体材料，利用(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸及2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯的协同作用，具体体现在，(2-咔唑-9-基乙基)-膦与2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯形成氢键后，通过电子云密度的改变能够有效的提升(2-咔唑-9-基乙基)-膦与有机阳离子的结合能力，提升(2-咔唑-9-基乙基)-膦对准二维钙钛矿薄膜的相分布和导电性的改善能力，同时，也提升了2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯对二维钙钛矿薄膜的缺陷钝化效果，从而进一步提升了蓝光器件的发光性能。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
图1为发明实施例的实验优化前后薄膜光致发光光谱对比图。
图2为发明实施例中实验优化前后薄膜电导率对比图。
图3为发明实施例中实验优化前后器件电流密度、亮度及开启电压对比图。
图4为发明实施例中实验优化前后器件外量子效率对比图。
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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
在一个实施例中，利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法，参见图1～图4，将(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸及2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯作为配体加入钙钛矿前体溶液中，利用旋涂法制备成为发光层薄膜，改善了准二维钙钛矿的相分布情况，改善了薄膜的导电性能，提升空穴的注入与传输性能，从而提高器件的发光性能。
在一个实施例中，参见图1～图4，一种利用利用两种配体协同效应优化准二维蓝光LED器件的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：将透明白玻璃基底，分别用去离子水、乙醇以及丙酮反复清洗，接着采用紫外臭氧机清洗20分钟；
步骤2：将36.7mg溴化铅，23.0mg苯丁基溴化铵，21.3mg溴化铯溶解到1mL的DMSO溶液中；
步骤3：将2.3mg2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯及2.8mg(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸加入步骤2所得溶液中；
步骤4：将适量的步骤2和3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤2的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤5:将经过步骤1-4制备出的钙钛矿薄膜的发射光谱，与经过步骤1、3和4制备出的钙钛矿薄膜的发射光谱进行对比，得出图1中发射光谱的对比图。
步骤6：将ITO基底，分别用去离子水、乙醇以及丙酮反复清洗，接着采用紫外臭氧机清洗20分钟；
步骤7：将适量的步骤2和3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤6的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤8：将步骤7获得的薄膜放到蒸镀仪中，蒸镀100nm金属铝电极；
步骤9：对步骤8得到的器件分别进行电压-电流曲线测试，从而得到图2所示电压-电流曲线并计算得出电导率；
步骤11：PEDOT:PSS(4083)溶液以3000rpm,30s旋转涂布沉积到步骤6的基底表面，用150℃进行后期退火；
步骤12：PMMA的甲苯溶液(0.1mg/mL)以4000rpm,60s旋转涂布沉积到步骤11的基底表面，用120℃进行后期退火；
步骤13：将适量的步骤2和3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤6的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤14：将步骤13获得的薄膜放到蒸镀仪中，从而蒸镀电子传输层TPBi(45nm)/LiF(1nm)和金属铝电极(100nm)；
步骤15：分别对经过步骤13和14得到的器件进行亮度、电压、电流测试并计算出对应效率，进行对比得到图3,4。
上述，两种配体材料的总体添加浓度可以为对应溴化铅浓度的5％-30％，2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯及(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸之间的浓度比例范围在5:1-1:5。
在本实施例中，通过引入(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸及2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯作为两种配体通过协同作用改善钙钛矿薄膜的发光性能。(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸作为有机膦酸能够有效的改善结晶过程，调整相分布，同时提升载流子的注入和传输。2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯作为钝化剂能有效的钝化薄膜缺陷，实现高性能发射。因此，在使用引入(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸及2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯作为两种配体通过协同调控实现准二维钙钛矿薄膜相分布，加速能量传递效率，提升载流子迁移率等效果，进而提升器件性能，实现高亮度高效率的蓝光LED器件性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用利用两种配体协同效应优化准二维蓝光LED器件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：将ITO基底，分别用去离子水、乙醇以及丙酮反复清洗，接着采用紫外臭氧机清洗20分钟；
步骤2：将36.7mg溴化铅，23.0mg苯丁基溴化铵，21.3mg溴化铯溶解到1mL的有机极性溶剂中；
步骤3：将2.3mg2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯及2.8mg(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸加入步骤2所得溶液中
步骤4：将适量的步骤2和3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤1的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤5：将步骤7获得的薄膜放到蒸镀仪中，蒸镀100nm金属铝电极；
步骤6：对步骤8得到的器件分别进行电压-电流曲线测试；
步骤7：PEDOT:PSS(4083)溶液以3000rpm,30s旋转涂布沉积到步骤6的基底表面，用150℃进行后期退火；
步骤8：PMMA的甲苯溶液(0.1mg/mL)以4000rpm,60s旋转涂布沉积到步骤11的基底表面，用120℃进行后期退火；
步骤9：将适量的步骤2及3中的钙钛矿前体溶液，分别滴加到步骤6的基底表面，然后3000rpm,120s旋转涂布制备薄膜，60s后将150微升乙酸乙酯作为反溶剂滴加到钙钛矿薄膜表面，从而使薄膜快速结晶得到原始及修饰后的钙钛矿薄膜，随后将上述薄膜放到加热台上进行后期的退火结晶；
步骤10：将步骤9获得的薄膜放到蒸镀仪中，从而蒸镀电子传输层和金属铝电极；
步骤11：分别对经过步骤9和10得到的器件进行亮度、电压、电流测试并计算出对应效率。
2.根据权利要求1所述的利用两种配体协同效应优化准二维蓝光LED器件的方法，其特征在于，步骤2中的有机溶剂可以为DMF、DMSO或者二者的任意比例混合溶剂。
3.根据权利要求1所述的利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法，其特征在于，步骤10的电子传输材料为TPBi/LiF、TPBi/Liq、Tmpypb/LiF或Tmpypb/Liq中的一种。
4.根据权利要求1所述的利用两种配体协同优化准二维蓝光LED器件的方法，其特征在于，步骤3中2-氨基吡啶-4-甲酸甲酯及(2-咔唑-9-基乙基)-膦酸之间的浓度比例范围在5:1-1:5。
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