改善钙钛矿LED器件性能的有机分子掺杂的制作方法与流程

本发明主要是一种改善钙钛矿led器件性能的有机分子掺杂的制备方法，属于钙钛矿发光器件制备工艺领域。

背景技术：

金属-卤化物钙钛矿具有高吸收系数、长的载流子长度和迁移率等诸多优异的光电性能，成为近年来的研究热点。除此之外，钙钛矿具有发光色纯度高、发光光谱可随着卤素基团可调节、高的荧光量子效率等优势，其在光电器件中的应用如火如荼。但是钙钛矿薄膜的孔洞多，成膜性差，难以实现高效率，高亮度的发光器件。

技术实现要素：
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种改善钙钛矿led器件性能的有机分子掺杂的制备方法，是在全无机钙钛矿cspbbr3中添加有机分子mcp获得高效发光二极管的制作方法，以实现高效率、高亮度的钙钛矿发光器件。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种改善钙钛矿led器件性能的有机分子掺杂的制作方法，包括以下步骤：

（1）、ito玻璃基片的清洗：

将ito玻璃基片放在支架上，用400ml的纯水放在烧瓶中，加入20mlito清洗液，轻微搅拌，再将存有玻璃基片的支架放入烧瓶中，进行超声处理30分钟后倒出ito玻璃清洗液，加入等量的纯水再超声10分钟，清洗完成后用氮气枪吹干，再在100℃热台上烘干即可使用；

（2）、紫外臭氧处理：

使用紫外臭氧机处理经步骤（1）处理的ito玻璃基片，以去除ito玻璃基片表面的有机物残留并增加ito基板的功函数，处理时间为15分钟左右即可；

（3）、旋涂空穴注入层：

在ito玻璃基片上旋涂一层pedot:pss。在旋涂pedot:pss之前要用0.22μm水系过滤器过滤该溶液，以免有大颗粒杂质影响薄膜的形成，旋涂采用4000转旋涂60秒，然后置于120℃热台退火20分钟；

（4）、旋涂发光层：

将玻璃基片移至手套箱，再旋涂掺杂mcp钙钛矿层。钙钛矿溶液是将一定质量的mcp(25mg/ml)和cspbbr3分别溶于无水dmso，70℃搅拌2h所得，这里我们使用了cspbbr3:mcp质量比为1:0、1:0.065、1:0.1、1:0.2的钙钛矿作为发光层，来观察器件性能的变化。旋涂采用3000转旋涂60秒，在热台上70℃退火5分钟；

（5）、将基片转移至真空镀膜机，依次蒸镀tpbi、lif、al，需要注意的是镀膜机真空度低于2×10^-6时才能进行蒸镀工作，蒸镀完成后取出器件，使用盖板，固化胶水对其进行封装。

本发明的原理是：

本发明在步骤（4）中，采用添加mcp的钙钛矿作为发光层，mcp作为一种重要的磷光主体材料，能有效较少载流子非辐射能量损失；其次，mcp分子结构适中，钙钛矿分子能填充于该有机分子内，从而提高发光层分散度增强基底覆盖率；再者，mcp中的氮元素与钙钛矿中的铅元素发生配位作用形成鏊合体，从而提高钙钛矿的稳定性，提升了钙钛矿载流子寿命，减少因长时间放置引起cspbbr3负面效应的相变，因此能够提高发光器件的性能。

本发明的优点是：

本发明通过将少量有机物mcp掺杂进钙钛矿led器件的发光层中，使得原本孔洞多，成膜性差钙钛矿发光层的薄膜形貌得到很好的改善，从而得到更高效率，高亮度的钙钛矿led发光器件。

附图说明

图1中a为发光器件的能带图，b为器件的结构图。

图2中a～d图为掺杂不同质量比的mcp钙钛矿薄膜的sem图，e～h图为对应的afm图。

图3中a为mcp的分子式与钙钛矿cspbbr3晶体结构图，b为mcp与碱pb²⁺之间的化学反应。

图4为不同质量比mcp的peled器件的性能对比图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明。本实施例基于本发明技术方案，给出了详细实施方式和具体操作过程。本发明的保护范围包括但不限于下述的实施例。

参见图1、2、3、4，一种改善peled器件性能的有机分子mcp掺杂的制作方法，包括以下步骤：

（1）ito玻璃基片的清洗：

首先将ito玻璃基片置于400ml的纯水中，再加入20ml的ito清洗液，超声处理30min后再在纯水中进行10min的超声清洗，以实现对ito玻璃基片的超声清洗。超声清洗结束后用氮气吹干ito玻璃基片。

（2）紫外臭氧处理：

将经过步骤（1）处理的ito玻璃基片置于紫外臭氧机中处理15min。紫外光处理能够有效分解ito玻璃基片表面的有机物残留，使得ito玻璃基片表面更加清洁，并能够有效的提高ito玻璃基片表面的功函数。

（3）旋涂空穴注入层与钙钛矿发光层:

空穴注入层用的是pedot：pss材料，采用4000转旋涂60秒，厚度在40nm左右，置于120℃热台退火20分钟；然后将玻璃基片移至手套箱，钙钛矿层采用3000转旋涂60秒，钙钛矿层的厚度在20nm左右，70℃退火5分钟。钙钛矿的制备：mcp(25mg/ml)和cspbbr3分别溶于无水dmso，70℃搅拌2h，按照拟定的质量比1:0、1:0.065、1:0.1、1:0.2将两溶液混合，待用。如图2所示给出了不同质量比的钙钛矿薄膜的sem图与afm图，从图中可以观察到随着mcp的增加薄膜形貌变好，表面粗糙度降低。

（4）蒸镀电子传输层，电子注入层与阴极：

将ito玻璃基片转移至真空镀膜机，依次蒸镀tpbi、lif、al，它们的厚度分别为40nm，1nm，100nm，蒸镀完成后封装器件。做成器件结构如图1所示。

（5）对器件性能测试：

如图4所示，我们对掺杂不同质量比的器件进行测试，发现纯cspbbr3器件启亮电压为4.5v、亮度为仅为2661cd/m²、相应的电流效率与外量子效率为1.64和0.55%。当加入mcp时,在1:0至1:0.1浓度质量比范围内，随着mcp的加入。器件启亮电压逐渐降低，亮度得到明显提升，且质量比为1:0.1时，器件获得最佳性能，相应的启亮电压为3v，亮度为23008cd/m²，最大电流效率为3.74cd/a、最大外量子效率为1.21%。随着mcp质量比的进一步增大，器件启亮电压又逐渐增大，相应的最大亮度有所降低，说明此时mcp已经过量。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种改善钙钛矿LED器件性能的的制作方法，通过将少量有机物mCP掺杂进钙钛矿LED器件的发光层中，使得原本孔洞多，成膜性差钙钛矿发光层的薄膜形貌得到很好的改善，从而得到更高效率，高亮度的钙钛矿LED发光器件。本发明能够精确的控制mCP掺杂比例，操作简单，重复性好，成本低，所制作的钙钛矿LED器件最高亮度达到23008cd/m2，相对没有掺杂mCP的钙钛矿LED器件提升了9倍多，效果显著。

技术研发人员：胡俊涛;朱钱鹏;黄阳;李杰;王鹏;陆超超;罗派峰
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2018.08.17
技术公布日：2019.01.11