[发明专利]一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜制备技术领域，具体涉及一种一全无机钙钛矿薄膜的制备方法。

背景技术

2014年，Friend研究小组第一次提出了室温下合成卤化物钙钛矿发光二极管，钙钛矿材料作为发光层引起了世界各个研究小组的广泛关注。根据Friend小组的研究，证明了全无机铯铅卤化物钙钛矿与有机钙钛矿相比具有更好的热稳定性。此外，发现CsPbBr₃可以提供高的电荷载流子迁移率低的陷阱密度和高的荧光量子产率(溶液中高达90％)，并且在室温下光谱具有非常高的色纯度(半峰宽,FWHM，)。CsPbBr3的这些热学、电学和光学性质对钙钛矿发光二极管是有利的。

全无机钙钛矿发光二极管实现高电致发光(EL)性能的关键因素之一是获得了具有高覆盖率和小晶粒的高质量平整均匀的钙钛矿薄膜。制备全无机铯铅卤化钙钛矿薄膜主要有三种方法，第一种方法是用预合成的钙钛矿胶质纳米晶体的分散体来制备钙钛矿量子点膜。用Kovalenko的方法形成预合成的钙钛矿胶质纳米晶体，需要N₂保护和高的反应温度(范围为)，制备工艺条件较为苛刻。此外，由于钙钛矿纳米颗粒在甲苯中的不溶性以及绝缘长链表面配体材料(如油酸和油胺)的使用，使得通过此方法合成的薄膜表现出相对较差的膜面覆盖度和电导率。

第二种制备钙钛矿薄膜的方法是从钙钛矿前驱溶液直接获得钙钛矿薄膜。将PbBr₂和CsBr粉末溶解在有机溶剂如DMSO中来获得钙钛矿前驱溶液，这种方法比Kovalenko的方法更为简单易操作。

上述两种方法合成全无机钙钛矿薄膜都是采用高温退火的方式使钙钛矿薄膜快速结晶。从目前已发表的文章可以看出，使用第一种方法且经退火处理(在手套箱中90℃退火5min)形成的钙钛矿薄膜制备的器件，最大亮度为1698cd/m²(PbBr₂:CsBr＝1:1)和3853cd/m2(PbBr₂:CsBr＝1:2)。使用第一种方法且未经退火处理，仅在大气环境下干燥10min形成的钙钛矿薄膜制备的器件，最大亮度为2335cd/m²(PbBr₂:CsBr＝1:1)。使用第二种方法且经退火处理(在手套箱中70℃退火5min)形成的钙钛矿薄膜制备的器件，最大亮度为666cd/m²(PbBr₂:CsBr＝1:1)。

为了提高亮度，Wei.等人提出了第三种制备CsPbBr₃薄膜的方法，首先将CsBr水溶液滴加到PbBr₂-HBr溶液中，获得CsPbBr₃粉末，然后将已获得的CsPbBr₃粉末溶解在DMSO中，最后通过一步旋涂法获得CsPbBr₃薄膜。但此方法步骤繁琐、工作量大、比较费时。

目前，虽然在制备平整的CsPbBr₃钙钛矿发光二极管方面有了很大突破，但并不适用于大规模生产,如何优化制备工序和提高薄膜覆盖度成为钙钛矿发光二极管研究的关键技术。

发明内容

本发明目的是提供一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法，此方法不仅简单，易于操作，且使用此方法合成的薄膜与使用传统退火薄膜干燥法合成的薄膜相比，膜面覆盖率更大(接近100％)，颗粒更小，薄膜质量更好，器件的性能、稳定性也更好。

为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：

1)在一定温度下，将PbX₂和CsX的粉末溶解到有机溶剂中，得到混合溶液；

2)将上述混合溶液旋涂在基片上；

3)将旋涂好的基片静置一段时间得到全无机钙钛矿薄膜；

其中所述X为卤元素Br，Cl，I中一种，PbX₂和CsX的摩尔比不同，并且有机溶剂种类不同。

优选的，所得铯铅卤化物钙钛矿为CsPbX₃(X＝Br，Cl，I)，其PbX₂和CsX的摩尔比为1:0.25～4。

优选的，所得铯铅卤化物钙钛矿为CsPbX₃(X＝Br，Cl，I)，其浓度为0.1wt％～60wt％。

优选的，步骤1)中所述卤化物粉末在2℃～600℃下溶解在有机溶剂中。