[发明专利]基于液晶作为结晶助剂的钙钛矿发光二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于液晶作为结晶助剂的钙钛矿发光二极管，属于电致发光器件领域，从下到上依次设置的衬底层，阳极层，空穴传输层，钙钛矿发光层，电子传输层以及阴极；阳极层与阴极之间通过外加电源电连通；所述钙钛矿发光层由液晶掺杂于钙钛矿溶液中所得的溶液制成，液晶与钙钛矿溶液的体积掺杂比例为5％‑15％；采用液晶作为钙钛矿层结晶助剂，能有效控制钙钛矿发光方向，使得输出光方向与玻璃基板垂直，进而增大光输出耦合效率，减小光能量浪费；利于促进钙钛矿结晶覆盖率，减少晶界和钙钛矿层缺陷态的存在，进而增大钙钛矿的辐射复合效率。

技术领域

本发明涉及电致发光器件领域，具体涉及一种基于液晶作为结晶助剂的钙钛矿发光二极管及其制备方法。

背景技术

钙钛矿材料由于其优异的光电性质，引起人们的广泛关注，比如载流子迁移率高、扩散长度长、半波峰窄、色纯度高、发光强度高、材料便宜且兼容溶液法等。这些特性使其成为下一代显示照明领域最有吸引力的候选人。其中，钙钛矿层的成膜和结晶是决定器件性能的主要因素之一。

但是，目前的技术手段里，钙钛矿由于成膜质量较差，界面缺陷多，导致漏电流偏大，造成器件效率较低，寿命较短，稳定性不佳等缺点。并且在外界电压作用时，光朝各个方向发射，使得器件光输出耦合效率低，能探测到的光较少，光能损失较为严重。

发明内容

本发明针对上述不足之处，提供了一种基于液晶作为结晶助剂的钙钛矿发光二极管用来解决钙钛矿成膜性差、界面缺陷多，导致的器件效率偏低、光输出耦合效率较低，光能损失严重的问题。

本发明的技术方案为：基于液晶作为结晶助剂的钙钛矿发光二极管，从下到上依次设置的衬底层，阳极层，空穴传输层，钙钛矿发光层，电子传输层以及阴极；阳极层与阴极之间通过外加电源电连通；

所述钙钛矿发光层由液晶掺杂于钙钛矿溶液中所得的溶液制成，液晶与钙钛矿溶液的体积掺杂比例为5％-15％，具体的指：100体积的钙钛矿溶液中掺入5-15体积的液晶。

本发明的工作原理/有益效果为：采用液晶作为钙钛矿层结晶助剂，能有效控制钙钛矿发光方向，使得输出光方向与玻璃基板垂直，进而增大光输出耦合效率，减小光能量浪费；利于促进钙钛矿结晶覆盖率，减少晶界和钙钛矿层缺陷态的存在，进而增大钙钛矿的辐射复合效率。液晶的可流动性使得其在外界电压作用时能吸附在钙钛矿层的上下界面，阻挡空穴传输层和电子传输层对钙钛矿层的侵蚀，以及钙钛矿层卤素迁移等，最终体现为延长器件的工作寿命和存储寿命。

进一步限定，所述液晶是包含溶剂化合物在内的一种或多种化合物形成的一种能够使光通过的液态晶体。

进一步限定，所述液晶的分子结构式为

进一步限定，所述阳极层的厚度为100-200nm；所述空穴传输层的厚度为40-80nm，所述钙钛矿发光层的厚度为50-100nm，所述电子传输层的厚度为40-80nm，所述阴极的厚度为100-200nm。

进一步限定，所述阳极层由无机金属氧化物薄膜、具有高功函数的金属薄膜或导电聚合物材料中的一种制成；

所述阴极包括阴极层和缓冲层，所述阴极层由金属氧化物薄膜或金属薄膜制成，缓冲层为无机化合物薄膜或具有高的最低未占分子轨道的有机化合物薄膜。

进一步限定，所述电子传输层由4,7-二苯基-1,10-菲咯啉、2-(4-二苯基)-5--1,3,4-噁二唑、噁二唑类电子传输材料或咪唑类电子传输材料中的任意一种或者多种的组合。

进一步限定，所述钙钛矿溶液由具有杂化ABX₃型立方晶系结构的钙钛矿溶解制成，其中：A为有机胺基团；B为第四主族金属；X为一元卤族元素或多元卤族元素的组合。

本发明还提供了一种基于液晶作为结晶助剂的钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：