无机钙钛矿发光二极管的热辅助真空蒸镀制备方法与流程

本发明涉及一种cspbbr3无机钙钛矿发光二极管的热辅助真空蒸镀制备方法，属于电致发光器件制备技术领域。

背景技术：

卤化物钙钛矿材料具有出色的光电性能和较高的能量转化率，在发光二极管、太阳能电池和激光等领域应用广泛。与有机无机杂化钙钛矿(ch3nh3pbx3)相比，无机钙钛矿(cspbx3)表现出优异的稳定性，在光电子学具有巨大潜在应用价值。

在钙钛矿光电器件的发展研究中，众多的制备工艺被开发利用，其中真空蒸镀技术展现了主导的优势，例如，大面积可控制备、无溶剂绿色制备工艺以及厚度精密可调控等。这些优势特征使真空蒸镀技术成为面向未来大规模可工业化生产的最佳可发展工艺。虽然真空蒸镀制备钙钛矿膜层技术有非常可观的发展前景，但目前采用最多的依然是溶液工艺，主要是因为真空蒸镀的钙钛矿膜形貌不易调控，得到的膜层不够致密，致使其相应的器件性能较差，所以制备平滑致密的钙钛矿薄膜至关重要。文献(lingy,etal.thejournalofphyscialchemistryletters,2017,8,3266-3271)通过对沉积所得的钙钛矿薄膜进行加热后处理，提升薄膜性能，但沉积和热处理分两步进行，工艺繁琐。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无机钙钛矿发光二极管的热辅助真空蒸镀制备方法。该方法采用热辅助真空蒸镀法，通过对cspbbr3钙钛矿沉积基片进行加热处理制备出高发光亮度的cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

实现本发明目的的技术方案如下：

无机钙钛矿发光二极管的热辅助真空蒸镀制备方法，先在ito玻璃上旋涂聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)空穴注入层，然后旋涂空穴传输层，再通过真空热蒸发将cspbbr3沉积到加热基板上，最后通过热蒸发沉积电子传输层和金属电极，得到发光均匀的cspbbr3无机钙钛矿发光二极管，具体步骤如下：

步骤1，在洁净的ito玻璃上旋涂空穴注入层聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，在90℃～140℃下进行热处理，得到空穴注入层；

步骤2，在空穴注入层的表面旋涂空穴传输层溶液，在100℃～150℃下进行热处理，得到空穴传输层；

步骤3，采用真空热蒸发法将cspbbr3钙钛矿发光层沉积到空穴传输层表面，同时在100℃～120℃下进行热辅助处理，得到发光层；

步骤4，在发光层的表面沉积电子传输层1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯；

步骤5，在电子传输层的表面热蒸发沉积电极材料lif/al，得到cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

优选地，步骤1中，所述的聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液的浓度为1.3～1.7wt％；旋涂厚度为30～60nm。

优选地，步骤2中，所述的空穴传输层溶液选自聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]、聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(4,4’-(4-正丁基)苯基)-二苯胺]或聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]；旋涂厚度为5～20nm。

优选地，步骤3中，所述的cspbbr3钙钛矿发光层的沉积厚度为20～30nm。

优选地，步骤4中，所述的电子传输层的沉积厚度为30～50nm。

优选地，步骤5中，所述的电极材料lif/al的沉积厚度为1nm/80～100nm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明采用热辅助真空蒸镀法沉积光滑致密的cspbbr3发光层，制备工艺简单，条件温和，成本低；

(2)本发明制备的cspbbr3无机钙钛矿发光二极管的亮度高，且色纯度高。

附图说明

图1为实施例1使用的热辅助真空蒸镀法沉积cspbbr3的示意图。

图2为实施例1(a)、对比例1(b)、对比例2(c)、对比例3(d)制备的cspbbr3薄膜的afm图。

图3为实施例1制备的发光二极管器件结构示意图。

图4为实施例1制备的发光二极管发光光谱图。

图5为实施例1(a)、对比例1(b)、对比例2(c)、对比例3(d)制备的发光二极管的电流密度和亮度与驱动电压的关系图。

具体实施方式

以下通过具体的实施例和附图对本发明作进一步详述。

实施例1

1)在清洗好的ito玻璃上旋涂聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)溶液，转速为3000r/min，在150℃下加热15min；

2)旋涂聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]溶液，转速为3000r/min；

3)对基片进行100℃～120℃加热处理的同时，采用真空热蒸法沉积cspbbr3钙钛矿发光层，具体工艺示意图见图1，沉积所得的cspbbr3薄膜见图2；

4)通过热蒸发法沉积tpbi，沉积厚度为40nm；

5)通过热蒸发法采用掩膜板沉积lif/al电极，lif/al电极厚度为1nm/100nm，制得cspbbr3无机钙钛矿发光二极管，其结构示意图见图3，得到了半高宽仅为17nm的高纯度绿光，其发光二极管发光图谱见图4，同时通过对基板加热温度的调控提高器件中载流子的注入和复合，使电流密度和亮度得到提升，其电流密度和亮度与驱动电压的关系图见图5。

实施例2

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤2)中的聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]改为聚[(9,9-二正辛基芴基-2,7-二基)-alt-(4,4’-(4-正丁基)苯基)-二苯胺]，其他条件保持一致，制得cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

实施例3

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤2)中的聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]改为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，其他条件保持一致，制得cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

对比例1

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)的基板不进行加热处理，其他条件保持一致，制得cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

对比例2

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)的基板进行60℃加热处理，其他条件保持一致，制得cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

对比例3

与实施例1类似，区别在于，将实施例1的步骤3)的基板进行180℃加热处理，其他条件保持一致，制得cspbbr3无机钙钛矿发光二极管。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种无机钙钛矿发光二极管的热辅助真空蒸镀制备方法。所述方法先在ITO玻璃上旋涂聚乙撑二氧噻吩‑聚(苯乙烯磺酸盐)空穴注入层，然后旋涂空穴传输层，再通过真空热蒸发法将CsPbBr3沉积到加热基板上，最后通过热蒸发沉积电子传输层和金属电极，得到发光均匀的CsPbBr3无机钙钛矿发光二极管。本发明通过对CsPbBr3钙钛矿沉积基片进行热辅助温度调控，得到均匀致密的钙钛矿发光层，制得的CsPbBr3无机钙钛矿发光二极管发光均匀且高亮度。

技术研发人员：宋继中;韩博宁;陈嘉伟;方涛;曾海波
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2018.09.18
技术公布日：2019.03.08