CN117613164A - 一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件及其制备方法和应用 - Google Patents

一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件及其制备方法和应用 Download PDF

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CN117613164A CN202311521179.0A CN202311521179A CN117613164A CN 117613164 A CN117613164 A CN 117613164A CN 202311521179 A CN202311521179 A CN 202311521179A CN 117613164 A CN117613164 A CN 117613164A
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司俊杰
安凯
龚欣泉
郝晓明
刘祖刚
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Abstract

本发明涉及电致发光技术领域,公开一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件及其制备方法和应用,所述全无机钙钛矿电致发光器件依次层叠设置阳极电极层、钙钛矿发光层、无机电子传输层和阴极电极层;所述无机电子传输层材料为氧化锌、镁掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌、氧化锡中任一种或多种的混合物;所述钙钛矿发光层材料为CsPbX3,其中X为Cl、Br、I中一种或两种。本发明中以全无机的CsPbX3为钙钛矿发光层材料,上层叠加无机的电子传输层材料,无需空穴传输层,避免了界面不稳定等潜在因素,得到的器件具有高稳定性特性同时,兼具高亮度和高效率发光性能,对于产业化有非常大的优势。

Description

一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件及其制备方 法和应用
技术领域
本发明涉及电致发光技术领域,具体涉及一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件及其制备方法和应用。
背景技术
钙钛矿材料是一种ABX3型的结构材料,A位一般是稀土或碱土元素等金属阳离子或者甲胺,甲脒阳离子以及长链胺离子,B位为过渡元素离子(Pb、Sn等),X位为卤素离子(Cl-、Br-、I-等一种或多种组合)。钙钛矿材料具有非常优异的光电性能,比如:优异的载流子传输性能、高的光电转换效率及发光效率,并且通过卤素离子的掺杂调控实现光学带隙可调(390-790nm)等。
然而,钙钛矿电致发光器件稳定性仍不理想,其主要原因是:首先,钙钛矿易受水氧等环境因素的影响;其次,传统钙钛矿发光器件使用了有机材料作为载流子传输层,由于器件在工作时钙钛矿层中的离子会迁移到相邻的有机载流子传输层中,对载流子传输材料的电导率、光学性质、电化学性能有显著的影响,因此高稳定性、高亮度和高效率的钙钛矿发光二极管难以制备。
CN113980669A公开了一种高稳定性钙钛矿量子点及其制备方法,通过在合成钙钛矿量子点的过程中加入含酸酐的聚合物,酸酐中的氧原子可以与钙钛矿量子点中的铅原子形成配位,从而使聚合物耦合包覆在钙钛矿量子点表面。即使在高温高湿环境中,钙钛矿量子点的荧光强度依然能维持相对稳定。这种高稳定性钙钛矿量子点有望应用在显示屏领域和电致发光二极管领域。但其并未真正实现制备高稳定性和高效率的发光器件,且从合成角度出发,设计成本和制备成本较高,难以快速实现工业化。
CN107611229A公开了一种交流驱动提高硅基异质结电致发光器件发光稳定性的方法,硅基异质结电致发光器件采用钙钛矿电致发光器件,其结构自下而上分别为阳极层、空穴传输层-电子阻挡层、发光层、电子传输-空穴阻挡层和阴极层;空穴传输层-电子阻挡层为Si基材料,包括p-Si、p-Si+SiO2、p-Si+SiC、p-Si+SiN以及非晶硅;发光层为全无机钙钛矿CsPbX3,X为一元卤素元素或多元卤素元素的组合、X=Cl、Br或I;采用交流驱动(1)方波驱动频率10HZ-100MHZ,占空比20%-80%;(2)正弦波驱动频率10HZ-100MHZ。
但该发明是利用交流驱动作用下使得器件表现出较好的稳定性,这限制了器件的使用场景,首先对于照明器件来说,使用直流电消除了频闪。此外对于电路控制来说,交流电需要控制幅值、频率、相位三个变量,而使用直流电只需要控制电压幅值,并且没有无功功率与交流充电电流等问题,使用方便结构简单,更便于应用。
发明内容
本发明针对钙钛矿层对水氧不稳定,且钙钛矿层易受到空穴传输层的有机物影响,导致的钙钛矿器件性能不稳定的问题,提供一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件,该发光器件的发光材料和电子传输层均为为无机材料,材料本身具有较好的稳定性,该发光器件结构无空穴传输层,不存在空穴传输层对钙钛矿材料的影响,器件可同时实现高稳定性、高亮度和高效率的特性。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件,所述全无机钙钛矿电致发光器件依次层叠设置ITO玻璃衬底、钙钛矿发光层、无机电子传输层和阴极电极层;
所述无机电子传输层材料为氧化锌、镁掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌、氧化锡中任一种或多种的混合物;
所述钙钛矿发光层材料为CsPbX3,其中X为Cl、Br、I中一种或两种。
本发明中以全无机的CsPbX3为钙钛矿发光层材料,上层叠加无机的电子传输层材料,无空穴传输层带来的优势是制备简单、节省成本的同时仍能保持非常高的性能,并且避免了界面不稳定等潜在因素,对于产业化有非常大的优势。此外使用无机的氧化锌作为电子传输层,材料本身具有较好的稳定性,得到的器件具有高稳定性特点的同时,还具有高亮度和高效率的发光性能,相比其余结构一样但使用有机空穴传输层或者有机电子传输层的器件在外量子效率、亮度、寿命上均有明显的提升。
优选地,所述无机电子传输层材料为氧化锌,因其有非常好的电子迁移率,并且能级与发光层的能级匹配,利于电子的注入;
可根据钙钛矿发光层的实际形貌和致密程度,在所述无机电子传输层与电极层之间设有绝缘层,防止电子传输层与ITO直接接触导致器件短路。所述绝缘层材料为氟化锂、氧化钼、氧化铝中一种或多种;
优选地,所述绝缘层材料为氟化锂,首先氧缺陷会形成深能级,阻碍电子的传输,并且形成的能带结构缺陷能级也会影响光学吸收和发射性质。而氧化铝则有超强吸湿性,并且导热性很差,因此器件容易受到运行时焦耳热的影响,此外氧化钼与氧化铝制备成本很高。
所述阳极电极层材料为ITO透明导电薄膜;
所述阴极电极层材料为银和/或铝;
所述阳极电极层厚度为50-200nm,太厚会导致器件工作时从阳极射出的光较少,太薄会导致阳极导电性变差,器件工作电压变高,绝缘层厚度为5-20nm,若厚度太小则会因覆盖不全导致传输层与ITO直接接触,从而影响器件工作,而太厚则因其绝缘的特性影响器件性能。
钙钛矿发光层厚度为100-300nm,过薄会导致复合中心变窄器件效率低,太厚电流会变小,影响器件发光亮度;
无机电子传输层厚度为30-100nm,过薄会使得传输层覆盖不完整,电极直接与钙钛矿层接触导致漏电流很大,太厚会导致器件工作电压变大;
阴极电极层厚度为80-150nm,过薄会导致成膜不完整,器件发出的光无法在阴极充分反射导致阳极射出的光较少,过厚则浪费材料。
优选地,所述阳极电极层厚度为150nm,对绿光从电极侧出射阻挡最小;所述绝缘层厚度为10nm,该厚度下不会过于影响器件性能的同时覆盖完整;无机电子传输层厚度为100nm,可以确保注入电子的平衡;阴极电极层厚度为100nm,该厚度下覆盖完整,可以保证阴极对光的充分反射。
所述钙钛矿发光层材料为CsPbBr3I3-n、CsPbBr3或CsPbBrnCl3-n,n根据发光波长选择的不同,可以为0-3。
本发明还提供所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件的制备方法,包括步骤:
步骤1,对ITO玻璃衬底清洗、等离子体处理,处理阳极电极层;
步骤2,在ITO玻璃衬底上将PbX2和CsX组成的前驱体混合物通过旋涂法制备钙钛矿发光层;或者PbX2和CsX放置在两个蒸发舟中共蒸得到钙钛矿发光层,X为Cl、Br、I中一种或两种;
步骤3,在钙钛矿发光层上通过液相或者气相沉积制备无机电子传输层;
步骤4,在无机电子传输层上通过真空蒸镀制备阴极电极层。
优选地,步骤3与步骤4之间还设有步骤3-1:在钙钛矿发光层上通过真空蒸镀制备绝缘层,随后步骤4在绝缘层上制备无机电子传输层。
更具体地,步骤1中,依次使用D90清洗液、去离子水、无水乙醇、异丙醇对ITO衬底超声清洗,再用氮气吹干,等离子清洗;
优选地,所述液相沉积包括旋涂、刮涂、打印等方式中任一种;
优选地,所述气相沉积包括热蒸发、电子束蒸发、磁控溅射等方式中任一种;
进一步优选地,步骤2具体包括:将包含PbX2、CsX和添加剂的原料在有机溶剂中混合得到前驱体溶液,溶液中前驱体的质量分数为5-50%,再通过液相沉积方法将前驱体溶液沉积在衬底上制备钙钛矿发光层;
其中PbX2和CsX摩尔比为1:10-10:1,所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺,二甲基亚砜,γ-丁内酯一种或多种;
所述添加剂包括四苯-溴化膦和/或聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯,其中四苯基溴化膦浓度为2-6mg/ml,聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯浓度为3-7mg/ml。
如果采用蒸发工艺制备钙钛矿发光层,可以将PbX2和CsX材料分别放在两个蒸发舟中,通过共蒸得到钙钛矿发光层。
优选地,所述前驱体混合物中PbX2和CsX摩尔比为1:1.0-2.0;采用共蒸工艺控制PbX2和CsX的速率比为1:1.0-2.0。在该范围内所形成钙钛矿材料光学和电学性能优异,器件性能优异。
优选地,电子传输层可以通过溶液旋涂氧化物电子传输层材料的溶液和气相法制备氧化物电子传输材料。
本发明的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件适用于多种不同钙钛矿。通过调整钙钛矿发光层材料的I、Cl、Br比例可实现多种颜色的发光器件的制备,譬如CsPbI3发光在700nm左右,CsPbBr3的发光在520nm左右,CsPbBr3I3-n的发光在520和700nm之间,CsPbBrnCl3-n的发光在520nm到450nm之间。
本发明还提供所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件在在电子设备、电子元件模块、显示装置或照明装置中的应用。
本发明还提供一种显示组件,包括所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
(1)全无机的结构与含有机的结构相比可实现高稳定性、高亮度与高效率。
(2)本发明的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件制备方法简单,均可使用现有成熟的设备和技术,能更好实现发光器件的低成本工业化生产。
(3)本发明的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件适用于多种不同钙钛矿。
附图说明
图1为本发明无空穴传输层全无机钙钛矿电致发光结构示意图,图示为含有绝缘层的情况,其中5-基板和阳极电极层;4-钙钛矿发光层;3-绝缘层;2-无机电子传输层;1-阴极电极层。
图2为实施例1绿光无空穴传输层结构全无机钙钛矿发光二极管的钙钛矿层薄膜扫描电子显微镜(SEM)图。
图3为实施例1绿光无空穴传输层结构全无机钙钛矿发光二极管的(a)电流密度-电压-亮度关系图,(b)外量子效率-亮度关系图。
图4为实施例2蓝光无空穴传输层结构钙钛矿全无机发光二极管的钙钛矿层薄膜扫描电子显微镜(SEM)图。
图5为实施例2蓝光无空穴传输层结构钙钛矿全无机发光二极管的(a)电流密度-电压-亮度关系图,(b)外量子效率-电流密度关系图。
图6为实施例2蓝光无空穴传输层结构钙钛矿全无机发光二极管的归一化强度电致发光峰波长图。
图7为对比例1绿光钙钛矿发光二极管的(a)电流密度-电压-亮度关系图,(b)外量子效率-电流密度关系图,(c)器件结构示意图。
图8为对比例2绿光钙钛矿发光二极管的(a)电流密度-电压-亮度关系图,(b)外量子效率-电流密度关系图,(c)器件结构示意图。
图9为实施例1与对比例1-2绿光钙钛矿发光器件的亮度-寿命对比曲线。
图10为实施例1与对比例1-2绿光钙钛矿发光器件的外量子效率-亮度对比曲线。
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。本领域技术人员在理解本发明的技术方案基础上进行修改或等同替换,而未脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围内。
以下具体实施方式中所采用的原料均购于市场。
本发明所述无空穴传输层全无机钙钛矿发光二极管器件结构如图1所示:由下至上为基板5(Substrate)、阳极电极层5(Anode)、钙钛矿薄膜发光层4(EML)、绝缘层3(Insulating Layer)、无机电子传输层2(ETL)和阴极电极层1(Cathode)。
实施例1
器件结构描述为:ITO玻璃衬底/EML/LiF/ZnO/Ag,其制备方法包括以下步骤:
1)依次使用D90清洗液、去离子水、无水乙醇、异丙醇对150nm的ITO阳极衬底超声清洗10分钟,之后用氮气枪吹干,最后在等离子清洗机中清洗15分钟。
2)配置钙钛矿前驱体溶液:以1毫升二甲基亚砜为溶剂,CsBr和PbBr2摩尔比为1.4:1,两者总质量为165毫克为溶质,5毫克聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯和4毫克四苯基溴化膦为添加剂,常温搅拌过夜备用。
将步骤1处理后的基板转移到氮气环境手套箱中,将其放置在旋涂机托架上,将配置的钙钛矿前驱体溶液均匀滴在基板上,调节旋涂机以4000转每分钟的转速旋转120秒,然后在70摄氏度的热台上加热10分钟,得到厚度为100nm左右的钙钛矿发光层,由CsPbBr3构成。该层经扫描电子显微镜观察其形貌如图2所示,致密程度一般,因此需要增加10nm的氟化锂绝缘层。
3)将2)得到的基片转移到真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5埃每秒的速率蒸镀10nm的氟化锂,作为绝缘层。
4)使用四甲基氢氧化铵与二水乙酸锌粉末水浴加热搅拌后使用乙酸乙酯进行多次提纯,后使用油酸配体进行配体交换后溶于正辛烷中配置成氧化锌溶液。将3)得到的基片转移到手套箱中,以4000转每分钟的转速旋转40秒,将氧化锌溶液旋涂在基片上,得到厚度50-60nm的氧化锌电子传输层。
5)将4)得到的基片转移的真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5-2埃每秒的速率蒸镀150nm的金属银,作为阴极电极层。
将本实施例制得的绿光无空穴传输层全无机钙钛矿发光器件连接测试盒,电源正极与器件ITO层相连,电源负极与银电极相连,软件设置0-4伏电压变压测试,测量其在不同驱动电压下的电流密度-电压-亮度关系图与外量子效率-亮度关系图分别如图3(a)和图3(b)所示,与对比例1有空穴传输层的器件的图7(a)和7(b)相比,可以看出该无空穴传输层结构器件有更高的亮度,更高的外量子效率,并且表现出更好的效率滚降。
实施例2
器件结构描述为:ITO玻璃衬底/EML/LiF/ZnO/Ag,制备方法包括以下步骤:
1)依次使用D90清洗液、去离子水、无水乙醇、异丙醇对150nm厚的ITO阳极衬底超声清洗10分钟,之后用氮气枪吹干,最后在等离子清洗机中清洗15分钟。
2)配置钙钛矿前驱体溶液:以1毫升二甲基亚砜为溶剂,四苯基溴化膦:CsBr:PbBr2:PbCl2摩尔比为0.075:1.5:0.37:0.63作为溶质,使Cl离子浓度为35%,80℃搅拌过夜备用。
将步骤1处理后的基板转移到氮气环境手套箱中,将其放置在旋涂机托架上,将钙钛矿前驱体溶液均匀滴在基板上,调节旋涂机以6000转每分钟的转速旋转120秒,然后在130摄氏度的热台上加热10分钟,得到厚度50nm的钙钛矿发光层CsPb(Br0.65Cl0.35)3。该层经扫描电子显微镜观察其形貌如图4所示,致密程度一般,因此后续增加了绝缘层。
3)将2)得到的基片转移到真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5埃每秒的速率蒸镀10nm的氟化锂,作为绝缘层。
4)使用四甲基氢氧化铵与二水乙酸锌粉末水浴加热搅拌后使用乙酸乙酯进行多次提纯,后使用油酸配体进行配体交换后溶于正辛烷中配置成氧化锌溶液。将3)得到的基片转移到手套箱中,以4000转每分钟的转速旋转40秒,将氧化锌溶液旋涂在基片上,得到厚度50-60nm的氧化锌电子传输层。
5)将4)得到的基片转移的真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5-2埃每秒的速率蒸镀150nm的金属银,作为阴极电极层。
将本实施例制得的蓝光无空穴传输层全无机钙钛矿发光器件连接测试盒,电源正极与器件ITO层相连,电源负极与银电极相连,软件设置0-4伏电压变压测试,制得的蓝光无空穴传输层全无机钙钛矿发光器件在不同驱动电压下的电流密度-电压-亮度关系图与外量子效率-电流密度关系图分别如图5(a)和图5(b)所示,归一化强度电致发光峰波长图如图6所示,可以看出该结构不仅适用于铯铅溴绿光全无机钙钛矿发光器件,同样适用于氯离子掺杂的蓝光全无机钙钛矿发光器件,证明该结构有很好的泛用性。
对比例1
器件结构描述为:ITO玻璃衬底/PEDOT:PSS/EML/ZnO/Ag制备方法包括以下步骤:
1)依次使用D90清洗液、去离子水、无水乙醇、异丙醇对150nm厚的ITO阳极衬底超声清洗10分钟,之后用氮气枪吹干,最后在等离子清洗机中清洗15分钟。
2)将PEDOT:PSS过滤后均匀滴在基板上,调节旋涂机以3000转每分钟的转速旋转120秒,然后在160摄氏度的热台上加热15分钟,制得厚度为30-50nm的空穴传输层。
3)配置钙钛矿前驱体溶液:以1毫升二甲基亚砜为溶剂,CsBr和PbBr2摩尔比为1.4:1,两者总质量为165毫克为溶质,5毫克聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯和4毫克四苯基溴化膦为添加剂,常温搅拌过夜备用。
将步骤2)处理后的基板转移到氮气环境手套箱中,将其放置在旋涂机托架上,将配置的钙钛矿前驱体溶液均匀滴在基板上,调节旋涂机以4000转每分钟的转速旋转120秒,然后在70摄氏度的热台上加热10分钟,得到厚度为100nm的钙钛矿发光层,由CsPbBr3构成。
4)将3)得到的基片转移到真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5埃每秒的速率蒸镀10nm的氟化锂,作为绝缘层。
5)使用四甲基氢氧化铵与二水乙酸锌粉末水浴加热搅拌后使用乙酸乙酯进行多次提纯,后使用油酸配体进行配体交换后溶于正辛烷中配置成氧化锌溶液。将4)得到的基片转移到手套箱中,以4000转每分钟的转速旋转40秒,将氧化锌溶液旋涂在基片上,得到厚度50-60nm的氧化锌电子传输层。
6)将5)得到的基片转移的真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5-2埃每秒的速率蒸镀150nm的金属银,作为阴极电极层。
该对比例制备的发光器件结构图7(c)所示,其电流-电压-亮度特性及外量子效率-电流密度特性分别如图7(a)和图7(b)所示,不同亮度下的EQE对比见表1,综上与实施例1相比,可见其器件有更大的漏电流,更低的亮度,以及更低的外量子效率。
而实施例1在恒流下有更高的亮度以及更长的寿命,证明在该体系下无空穴传输层结构的器件比使用空穴传输层的器件有更好的稳定性,此外实施例1结构比该对比例更简单易制备。
对比例2
本对比例以有机电子传输层作为对照,说明无机电子传输层的作用和效果,器件结构描述为:ITO玻璃衬底/PEDOT:PSS/EML/TPBi//LiF/Al,制备方法包括以下步骤:
1)依次使用D90清洗液、去离子水、无水乙醇、异丙醇对150nm厚的ITO阳极衬底超声清洗10分钟,之后用氮气枪吹干,最后在等离子清洗机中清洗15分钟。
2)将PEDOT:PSS过滤后均匀滴在基板上,调节旋涂机以3000转每分钟的转速旋转120秒,然后在160摄氏度的热台上加热15分钟,制得厚度30-50nm的空穴传输层。
3)配置钙钛矿前驱体溶液:以1毫升二甲基亚砜为溶剂,CsBr和PbBr2摩尔比为1.4:1,两者总质量为165毫克为溶质,5毫克聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯和4毫克四苯基溴化膦为添加剂,常温搅拌过夜备用。
将步骤2)处理后的基板转移到氮气环境手套箱中,将其放置在旋涂机托架上,将配置的钙钛矿前驱体溶液均匀滴在基板上,调节旋涂机以4000转每分钟的转速旋转120秒,然后在70摄氏度的热台上加热10分钟,得到厚度100nm的钙钛矿发光层CsPbBr3
4)将3)得到的基片转移到真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,控制有机蒸发温度为230℃蒸镀25nm的TPBi,作为电子传输层。
5)将4)得到的基片转移到真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以0.5埃每秒的速率蒸镀1nm的氟化锂。
6)将5)得到的基片转移的真空蒸镀机中,当真空度达到7×10-4帕斯卡时,以2埃每秒的速率蒸镀150nm的金属铝,作为阴极电极层。
该对比例制备的发光器件结构图8(c)所示,其电流-电压-亮度特性及外量子效率-电流密度特性分别如图8(a)和图8(b)所示。
与实施例1对应的图3相比,可见该对比例因为使用有机电子传输层,器件的外量子效率很低,亮度也非常低,器件性能与使用全无机结构的实施例1相比有明显差距,因为无机传输层有更好的注入,并且界面更稳定。且图9中实施例1的器件在恒流下与对比例1-2相比有更长的运行寿命及更高的亮度,证明使用全无机无空穴传输层结构的器件的运行稳定性以及器件性能优于使用传输层特别是有机传输层结构的器件。
对实施例1、对比例1-2制备的光电器件的电致发光亮度以及外量子效率(EQE)进行测试,结果如表1所示。实施例1与对比例1相比不使用空穴传输层让器件有更高的外量子效率,且有更高的电致发光亮度,并且对比从最大亮度到10000cd/m2下的外量子效率可看出实施例1无空穴传输层结构的效率滚降更轻微。而实施例1与对比例2相比使用无机电子传输层的结构具有更高的峰值外量子效率与亮度,器件性能更加优异。
通过对比图10中实施例1与对比例1、对比例2的外量子效率-亮度曲线对比,可见在高亮度下,实施例1的外量子效率相比最大值仍能保持很高的数值,而对比例1与对比例2则在较低亮度下很快下降到峰值外量子效率的一半甚至更低,说明实施例1有更好的器件运行稳定性。
表1实施例1、对比例1-2制备的光电器件的亮度和外电子效率

Claims (10)

1.一种无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件,其特征在于,所述全无机钙钛矿电致发光器件依次层叠设置阳极电极层、钙钛矿发光层、无机电子传输层和阴极电极层;
所述无机电子传输层材料为氧化锌、镁掺杂氧化锌、铝掺杂氧化锌、氧化锡中任一种或多种的混合物;
所述钙钛矿发光层材料为CsPbX3,其中X为Cl、Br、I中一种或两种。
2.根据权利要求1所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件,其特征在于,所述无机电子传输层与电极层之间还设有绝缘层;所述绝缘层材料为氟化锂、氧化钼、氧化铝中一种或多种;
和/或,所述阳极电极层材料为ITO透明导电薄膜;
和/或,所述阴极电极层材料为银和/或铝。
3.根据权利要求1所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件,其特征在于,所述阳极电极层厚度为50-200nm,绝缘层厚度为5-20nm,钙钛矿发光层厚度为100-300nm;无机电子传输层厚度为30-100nm,阴极电极层厚度为80-150nm。
4.根据权利要求1所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件,其特征在于,所述钙钛矿发光层材料为CsPbBrnI3-n、CsPbBr3或CsPbBrnCl3-n,n为0~3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件的制备方法,其特征在于,包括步骤:
步骤1,对ITO玻璃衬底清洗、等离子体处理,处理阳极电极层;
步骤2,在阳极电极层上将前驱体混合物通过旋涂制备钙钛矿发光层,或者将PbX2和CsX通过蒸发工艺制备钙钛矿层;X为Cl、Br、I中一种或两种;
步骤3,在钙钛矿发光层上通过液相或者气相沉积制备无机电子传输层;
步骤4,在无机电子传输层上通过真空蒸镀制备阴极电极层。
6.根据权利要求5所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件的制备方法,其特征在于,步骤3与步骤4之间还设有步骤3-1:在钙钛矿发光层上通过真空蒸镀制备绝缘层,随后步骤4在绝缘层上制备无机电子传输层。
7.根据权利要求5所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件的制备方法,其特征在于,步骤2具体包括:
将包含PbX2、CsX和添加剂的原料在有机溶剂中混合得到前驱体溶液,溶液中前驱体的质量分数为5-50%,再通过液相沉积方法将前驱体溶液沉积在衬底上制备钙钛矿发光层;
其中PbX2和CsX摩尔比为1:10-10:1,所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺,二甲基亚砜,γ-丁内酯一种或多种;
所述添加剂包括四苯-溴化膦和/或聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯;其中四苯基溴化膦浓度为2-6mg/ml,聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯浓度为3-7mg/ml。
8.根据权利要求5所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件的制备方法,其特征在于,所述前驱体混合物中PbX2和CsX摩尔比为1:1.0-2.0;和/或,采用共蒸工艺控制PbX2和CsX的速率比为1:1.0-2.0。
9.根据权利要求1-4任一项所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件在在电子设备、电子元件模块、显示装置或照明装置中的应用。
10.一种显示组件,其特征在于,包括权利要求1-4任一项所述的无空穴传输层的全无机钙钛矿电致发光器件。
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