[发明专利]一种基于钙钛矿材料的发光二极管的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光二极管（LED）应用技术领域，特别涉及一种基于钙钛矿材料的发光二极管的制备方法。

背景技术

基于钙钛矿材料的发光二极管是一种使用诸如(CH₃NH₃PbX_3-nY_n)形式的化合物作为吸光材料的发光二极管，其中X、Y=Cl、Br、I等。发光二极管的基本结构如图1所示，从下往上依次分为透明基底层、透明导电电极、空穴/电子阻挡层、钙钛矿吸光层、电子/空穴阻挡层、金属电极。其中研发重点关注的是钙钛矿吸光层。

现有的形成钙钛矿吸光层的主要方法首先将无水溴化铅粉末（PbBr₂）直接溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF），加热溶剂，此后将溶解好的溶剂旋涂在玻璃基底表面，形成一层PbBr₂薄膜， 加热这层薄膜使得溶剂完全挥发； 然后将载有PbBr₂薄膜的玻璃基底在甲基溴化铵（MABr）的异丙醇（IPA）溶液中浸泡30秒左右之后取出、旋转甩干、再滴一定量的异丙醇，甩干；或者直接在PbBr₂上面旋涂MABr溶液。此后，把薄膜连同玻璃基底转移到加热台上，70~100摄氏度加热10~120分钟。在这个过程中MABr将与PbBr₂反应，转化成大小不一的(CH₃NH₃)PbBr₃晶体。PbI₂单体不易于MAI完全反应，反应不完全，因此当形成了(CH₃NH₃)PbI₃晶体后，仍旧会有少量的PbI₂杂质残留在薄膜中，影响薄膜性质稳定。此外，由于PbBr₂厚度较薄（一般小于20 纳米），因此当形成了(CH₃NH₃)PbBr₃晶体后，存在无法完全覆盖的问题，造成上下两层阻挡层直接接触，形成电分流通路，影响薄膜电学性质稳定，降低了发光效率。此外，晶体大小不一，覆盖不完整还影响了薄膜的平整度，造成薄膜的厚度不一，平整度差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于钙钛矿材料的发光二极管的制备方法，公开了一种钙钛矿吸光层材料的合成技术，提高薄膜的覆盖率和平整度，从而极大地提高钙钛矿吸光层薄膜的光能吸收效率。

本发明是这样实现的，提供一种基于钙钛矿材料的发光二极管，由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、电子阻挡层或空穴阻挡层、钙钛矿吸光层、空穴阻挡层或电子阻挡层以及金属导电层，钙钛矿吸光层包括溴化铅络合物，溴化铅络合物的化学通式为：PbBr₂(U)，其中， U为二甲基亚矾（简称 DMSO）、N,N-二甲基甲酰胺（简称DMF）以及甲胺的四氢呋喃（简称MA）三种化合物中的任意一种；

溴化铅络合物是将无水溴化铅粉末与二甲基亚矾溶剂、或N,N-二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶剂相混合，使得PbBr₂粉末完全溶解于二甲基亚矾溶剂、或N,N-二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液中，再加入氯苯溶剂搅拌混合后静置，并经过过滤后得到的析出物。

进一步地，透明基底层的材料包括但不限于玻璃基底和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基底中的至少一种。

进一步地，透明导电电极沉积在透明基底层上，透明导电电极的材料包括但不限于掺铟氧化锡（ITO）、掺氟氧化锡（FTO）和石墨烯中的至少一种。

进一步地，电子阻挡层或空穴阻挡层沉积在透明导电电极上，电子阻挡层或空穴阻挡层的材料包括但不限于石墨烯、聚(9,9-二辛基芴)（F8）、PEDOT:PSS、PTAA、CuSCN、CuI、MoOx、V₂O₅、NiO、spiro-OMeTAD、PEIE、PEI、ZnO、TiO₂、PCBM中的至少一种；其沉积方法包括但不限于真空蒸发法、电子束蒸发法、磁控溅射法、原子层沉积法、光刻法、化学气相沉积法、丝网印刷法、水热法、电化学沉积法、旋涂(spin-coating)、刀片刮涂(blade-coating)、棒式涂布(bar coating)、夹缝式挤压型涂布(slot-die coating)、喷涂(spray coating)、喷墨印刷(ink-jet printing) 中的至少一种。