[发明专利]一种溴无机盐钙钛矿薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种溴无机盐钙钛矿薄膜及其制备方法，该溴无机盐钙钛矿薄膜的分子式为[PbBr₂‑MBr‑CsBr‑MBr]_n‑PbBr₂；其中，MBr为NaBr、LiBr或KBr；n为1‑10；该制备方法，包括：将需要沉积的基材置于真空密闭腔室中；依次开启PbBr₂、CsBr和MBr的蒸发源，并分层沉积到基材上形成[PbBr₂‑MBr‑CsBr‑MBr]钙钛矿层，循环沉积若干周期，最上层沉积单层PbBr₂，退火处理，形成溴无机盐钙钛矿薄膜。本发明所提供的溴无机盐钙钛矿薄膜具有良好的导电性，其光致发光量子产率较高，适用于制备电致发光器件，以溴无机盐钙钛矿薄膜为发光层的钙钛矿发光二极管具有载流子迁移率高、激子束缚能高、发光效率高、元素丰度高和成本低等特点。

技术领域

本发明涉及发光二极管制备技术领域，具体涉及一种溴无机盐钙钛矿薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

自2014年首次报道了钙钛矿发光二极管能实现常温发光以来，便吸引了国内外大量学者的兴趣。经过几年的发展，钙钛矿发光二极管中的钙钛矿(ABX₃，A代表有机铵阳离子或无机金属阳离子，如CH₃NH₃、HC(NH₂)₂及Cs等；B代表二价金属离子，如Pb²⁺、Sn²⁺等，X代表卤素离子，如I、Cl、Br等)因其优异的光电子特性，逐渐成为新一代的明星半导体材料。钙钛矿材料具有光吸收系数高(～10⁵)、光吸收谱较宽(200～1000nm)、带隙可调节(1.5～2.2eV)、载流子扩散长度长(100～1000nm)、载流子的迁移率高(12.5～66cm²/V·s)和激子结合能较低(50～76m eV)等诸多优点；此外，这类材料还制备工艺简单、价格较为低廉等优势。

目前，钙钛矿发光二极管器件中制备钙钛矿层的方法有化学旋涂法和物理气相沉积法；其中，化学旋涂法无法制备大面积发光层，无法精确控制膜厚，重复性差，不利于产业化应用。

申请公布号CN110164998A公开了一种全无机钙钛矿层的制备方法，该制备方法包括：(1)制备全无机钙钛矿前驱体溶液；(2)在所述全无机钙钛矿前驱体溶液中加入稳定剂，得到前驱稳定剂混合溶液；(3)采用旋涂、刮涂或喷涂法将前驱稳定剂混合溶液附着于载体，得到全无机钙钛矿层；该方法制备的全无机钙钛矿层依赖于单一溶剂、膜厚较难控制，可重复性低，得到的器件光电性能已接近其理论极限。

与化学旋涂法相比，物理气相沉积法则处于起步阶段，该方法能高效率批量制备大面积发光层、精确控制膜厚，薄膜可图案化设计，原料的选择不依赖于其对单一溶剂的溶解度，可减少溶剂污染，且生产成本具有明显优势，与批量化生产有机发光二极管(OLED)的制备手段相互承接，是未来钙钛矿工业化商用生产的最佳制备方式，具有高的研究价值。

申请公布号CN109904317A公开了一种钙钛矿层的制备方法，该制备方法包括(1)将需要沉积钙钛矿层的基材置于真空密闭腔室中；(2)控制所述真空密闭腔室的温度为100-300℃；(3)在所述步骤(2)的温度条件下，同时开启各原料的蒸发源，使其沉积到所述基材上形成所述钙钛矿层。

但由于物理气相沉积法所处起步阶段，使得该方法制备的发光器件外量子效率大大低于化学旋涂法。

发明内容

本发明提供了一种溴无机盐钙钛矿薄膜，该溴无机盐钙钛矿薄膜具有良好的导电性，其光致发光量子产率较高，适用于制备电致发光器件。

一种溴无机盐钙钛矿薄膜，所述的溴无机盐钙钛矿薄膜具有式(1)所示分子式：[PbBr₂-MBr-CsBr-MBr]_n-PbBr₂式(1)；其中，n为1～10。