[发明专利]具有亚微米凹凸结构载流子传输层的LED器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有亚微米凹凸结构载流子传输层的LED器件及其制备方法，该LED器件包括自下而上依次叠加设置的透明导电层、载流子传输层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极，载流子传输层上设有亚微米凹凸结构，亚微米凹凸结构位于载流子传输层与钙钛矿层之间，亚微米凹凸结构的两顶点平均间距与亚微米凹凸结构的平均高度比值为6～15，亚微米凹凸结构的平均高度占载流子传输层总厚度的比值小于或等于0.5，载流子传输层的电阻率小于5000Ωcm。与现有技术相比，本发明通过在载流子传输层上设置具有限定尺寸的亚微米凹凸结构，能够减缓LED器件中层与层界面折射率的突变，降低界面反射，提高LED器件的光取出效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿LED器件技术领域，尤其是涉及一种具有亚微米凹凸结构载流子传输层的LED器件及其制备方法。

背景技术

在照明领域，发光二极管(LED)作为一种节能、绿色产品受到了广泛重视。传统LED存在制备原材料价格昂贵、制备工艺复杂、光学设计复杂、发光效率低等不足，为提高传统LED的发光效率，目前已将钙钛矿材料作为LED的一种理想材料进行应用，钙钛矿(ABO₃，其中A为大半径阳离子，B为小半径阳离子，O为阴离子)为直接带隙半导体，具有载流子迁移率快、激子结合能大、扩散距离长(0.1～3μm)、陷阱密度低(5×10¹⁶cm^-3)、光谱吸收宽(300～800nm，吸收率为5.7×10⁴)等特点。

钙钛矿LED器件的结构如图1所示，包括自下而上依次设置的透明导电层1、载流子传输层2、钙钛矿层3、电子传输层4、载流子传输层5和金属电极6，其中载流子传输层2为平面结构，在实际应用中，由于钙钛矿LED中各层材料，包括玻璃基板、载流子传输层，钙钛矿层等之间的折射率差距大，导致各层之间的界面存在折射率突变，根据菲涅尔理论，光在层与层的界面处的反射增强，使得钙钛矿LED器件的钙钛矿发光层发出的光有70％～80％被困在LED器件中，最终导致LED器件的光取出效率较低、外量子效率(EQE)较低(只能停留在20％附近)。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有亚微米凹凸结构载流子传输层的LED器件及其制备方法，通过在载流子传输层表面设置亚微米凹凸结构，以减缓界面折射率的突变、减少界面的光反射，从而提高LED器件的光取出效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种具有亚微米凹凸结构载流子传输层的LED器件，包括自下而上依次叠加设置的透明导电层、载流子传输层、钙钛矿层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极，所述载流子传输层上设有亚微米凹凸结构，所述亚微米凹凸结构位于载流子传输层与钙钛矿层之间，所述亚微米凹凸结构的两顶点平均间距与亚微米凹凸结构的平均高度比值为6～15，所述亚微米凹凸结构的平均高度占载流子传输层总厚度的比值小于或等于0.5，所述载流子传输层的电阻率小于5000Ωcm。

进一步地，所述亚微米凹凸结构的两顶点平均间距为90～330nm，所述亚微米凹凸结构的平均高度为10～50nm。

进一步地，所述载流子传输层的厚度为20～200nm。

进一步地，所述载流子传输层面向钙钛矿层的表面覆盖具有全氟聚醚-氨基甲酸酯二甲基丙烯酸酯的官能团的有机层。

进一步地，所述透明导电层采用叠层结构，所述载流子传输层与透明导电层在500nm波长处的透光率为20％～85％、在700nm波长处的透光率为35％～85％。

进一步地，所述电子传输层的厚度为5～50nm。

进一步地，所述空穴阻挡层的厚度为1～20nm。

进一步地，所述金属电极的厚度为50～3000nm。

一种具有亚微米凹凸结构载流子传输层的LED器件制备方法，包括以下步骤：