[发明专利]一种二维钙钛矿材料、发光层、LED器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二维钙钛矿材料、发光层、LED器件及其制备方法，所述二维钙钛矿材料的通式为A₂PbX₄，其中，X为卤族元素，A为有机胺基团。该二维钙钛矿材料，由含有憎水性胺基基团的有机阳离子和卤化铅构成的正八面体无机阴离子交替叠层分布构成，可以有效阻止水汽渗入无机正八面体，从而防止钙钛矿发生水解，增强钙钛矿在潮湿环境内的稳定性。由该二维钙钛矿材料制备的单一发光层所制备的白光LED器件，相比红+绿+蓝三色或蓝+黄双色组合而成的白光LED，单一发光层具有制备简单、价格低廉、颜色稳定等优势。

技术领域

本发明涉及显示与照明技术领域，具体而言，涉及一种二维钙钛矿材料、发光层、LED器件及其制备方法。

背景技术

近年来，一种有机无机杂化钙钛矿材料因其优异的光电性质受到了全球科研人员的广泛关注。有机无机杂化钙钛矿材料具有吸收系数高、载流子迁移率高、载流子扩散长度长、晶体内缺陷数量少、带宽从蓝光到近红外可调、激子束缚能低、是直接带隙等优点。此外钙钛矿的原材料价格低廉、来源广泛、并且器件制备方法简单，有利于工业大规模生产，体现了巨大的商业应用潜力。

由于其出色的光电特性，钙钛矿材料先后被应用在太阳能电池(“OrganometalHalide Perovskites as Visible-Light Sensitizers for Photovoltaic Cells”，Journal of the American Chemical Society,131,6050-6051，2009)和LED(“Brightlight-emitting diodes based on organometal halide perovskite”，Naturenanotechnology，9，687-692，2014)等光电子器件上。

目前基于钙钛矿材料的近红外光和绿光LED器件的外量子效率已经超过了20％，基本达到商用产品的标准。但是，蓝光和白光LED器件外量子效率还较低，难以满足RGB三色显示和照明的实际应用。另外，传统的有机无机杂化钙钛矿是三维立体结构，对水汽非常敏感，暴露在潮湿空气中易发生水解，导致器件工作稳定性差，不符合商用产品可靠性的要求。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种二维钙钛矿材料，以解决三维钙钛矿材料对水汽非常敏感、暴露在潮湿空气中易发生水解、导致器件工作稳定性差的问题，所述的二维钙钛矿材料，由含有憎水性胺基基团的有机阳离子和卤化铅构成的正八面体无机阴离子交替叠层分布构成，可以有效阻止水汽渗入无机正八面体，从而防止钙钛矿发生水解，增强钙钛矿在潮湿环境内的稳定性。

本发明的第二目的在于提供一种所述的二维钙钛矿材料的制备方法，该方法将有机基溴化胺与氯化铅按比例混合，具有反应条件简单、方便易得等优点。二维钙钛矿材料可以使用roll-to-roll、喷墨打印等溶液法制备，而不需要复杂的热蒸镀或MOCVD等大型设备，适用于大面积柔性基板的工业生产。

本发明的第三目的在于提供一种发光层，该发光层由单一的二维钙钛矿材料制备而成，将二维钙钛矿材料与聚合物混合制备发光层薄膜，可以降低薄膜的粗糙度，使薄膜表面更加光滑，降低漏电流，从而提高载流子复合率。

本发明的第四目的在于提供一种白光LED器件，以解决多色组合系统中不同颜色材料寿命不同会导致的色坐标偏移的问题，从下至上依次设置为衬底、阳极层、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极层，相比红+绿+蓝三色或蓝+黄双色组合而成的白光LED，单一发光层具有制备简单、价格低廉、颜色稳定等优势。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种二维钙钛矿材料，所述二维钙钛矿材料的通式为A₂PbX₄，其中，X为卤族元素，A为有机胺基团。