[发明专利]基于微纳结构的可调色钙钛矿LED及其制备方法

说明书

一种基于微纳结构的可调色钙钛矿LED及其制备方法，其整体器件结构从下到上依次包括：氧化铟锡层、二氧化钛层、苯乙烯磺酸盐层、钙钛矿层、1,3,5‑三(1‑苯基‑1H‑苯并咪唑‑2‑基)苯层和氟化锂/铝层，所述二氧化钛层作为散射体，包括多个单层且周期性排列的二氧化钛微纳结构，各二氧化钛微纳结构的纵截面为上边长短于下边长的梯形，各二氧化钛微纳结构的上、下表面横截面均为正方形，各二氧化钛微纳结构之间整齐排列并且形成清晰边缘，本发明还公开了一种制备方法。相比现有技术，本发明的结构简单、制备方法大大简化，转换效率高，能耗低，是一种新型高亮度、高灵敏、大颜色调整范围的可调色钙钛矿LED。

技术领域

本发明属于LED光电技术领域，尤其是基于微纳结构的可调色钙钛矿LED及其制备方法，具体可以应用于LED显示屏。

背景技术

钙钛矿LED具有许多优点，例如：直接带隙材料、较高的吸收常数、长的扩散距离、双极性载流子传输性质和较高的缺陷容忍值等等，但是钙钛矿LED只能发特定波长的光，当钙钛矿层的材料确定后，发射光的波长也就确定了，发射光的波长由材料的带隙所决定。

现在的钙钛矿LED是单色光源，现有的改变LED发光颜色的办法是对钙钛矿层添加不同的元素改变其成分进行颜色调控，而在不改变钙钛矿材料的情况下如何对LED颜色进行调控成了一个亟待解决的问题。

传统显示屏大多采用LCD屏，LCD的结构有点类似三明治，上下层是玻璃基板，中间是薄膜晶体管和彩色滤光片，通过薄膜晶体管的信号与电压变化来控制像素点的显示效果。本质上都是通过液晶的光学偏振特性，是对背光源进行特定的光谱吸收(选择性通过)来呈现不同的颜色。然而，因为偏振滤光的因素，LCD的光源效率至少折半，并且背光源的光谱特性，亮度会直接影响显示效果。

LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。利用LED技术，可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器。

1、LED与LCD的功耗比大约为1:10，LED更节能。

2、LED拥有更高的刷新速率，在视频方面有更好的性能表现。

3、LED提供宽达160°的视角，可以显示各种文字、数字、彩色图像及动画信息，可以播放电视、录像、VCD、DVD等彩色视频信号。

4、LED显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，并且适应零下40度的低温。

现有的OLED是通过电流驱动有机薄膜本身来发光的，发的光可为红、绿、蓝、白等单色，其颜色的改变必须通过红绿蓝三颜色的比例来调控。在调控颜色时，需要同时改变三种颜色，功耗会增大。

发明内容

针对现有钙钛矿LED颜色不可调控的问题，为改善钙钛矿LED发光的可调性，从而实现对钙钛矿LED发光颜色的自由调控，本发明提出一种基于微纳结构的可调色钙钛矿LED及其制备方法，通过金属或者高折射率介质材料微纳结构与钙钛矿LED相结合的复合结构及其制备方法，从而获得一种新型高亮度、高灵敏、大颜色调整范围的可调色钙钛矿LED。

本发明的工作原理如下：

在结构设计之前，有必要确定系统的材料。本设计可以基于金属纳米结构的表面等离子谐振或者是高折射率半导体纳米结构的米氏散射如Si和GaAs等。在可见的频率TiO2已经被广泛接受为在可见范围内设计和制造高折射率介质材料的理想人选。当两个高折射率米氏散射体被放置在一起时，近距离共振就会发生，并有效地增强共振模式的大小。随着散射数的增加，这种增强可以进一步提高。因此，将TiO2的散射体排列成周期性的超表面可能是在明亮的背景中生成结构颜色的一种可能方法。