[发明专利]钙钛矿发光二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及钙钛矿发光二极管，包括：第一电极；面向第一电极的第二电极；在所述第一电极与所述第二电极之间的包含钙钛矿的发光层；在所述第一电极与所述发光层之间的空穴传输区；在所述第二电极与所述发光层之间的电子传输区；其中，在所述发光层的一侧表面或两侧表面上直接设置厚度为3纳米至10纳米的PMMA层。

技术领域

本发明涉及新型半导体发光器件，尤其涉及一种钙钛矿发光二极管以及制备方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿材料在太阳能电池、发光二极管、激光器、光解水和光电探测器等领域具有巨大的实用化应用潜力，近十年来引起广泛的关注和研究。杂化钙钛矿材料兼具有机和无机半导体材料的优势，适用于有机材料的低温溶液加工及大面积成膜制备工艺，同时还具备传统无机发光材料的缺陷容忍度高、发光波长(400纳米≤λ≤800纳米)可调、发光效率高和色纯度好等优势，因此基于杂化钙钛矿的发光二极管在发光领域尤其是显示领域具有很广阔的应用前景。

然而，钙钛矿发光二极管在长时间工作后，外加电场作用使钙钛矿中离子移动产生大量的结构缺陷和杂质，会导致钙钛矿逐渐发生分解，或进一步迁移至空穴或电子注入层和金属电极层而破坏其电学性能，从而影响了器件的使用寿命。

本发明旨在提供一种具有高稳定性的钙钛矿发光二极管以及制备方法，从而尝试解决本领域中亟需解决的问题之一。

发明内容

在本发明的第一方面，提供了一种钙钛矿发光二极管，包括：第一电极；面向第一电极的第二电极；在所述第一电极与所述第二电极之间的包含钙钛矿的发光层；在所述第一电极与所述发光层之间的空穴传输区；在所述第二电极与所述发光层之间的电子传输区；其中，在所述发光层的一侧表面或两侧表面上直接设置厚度为3纳米至10纳米的PMMA层。

在一个实施方案中，所述钙钛矿由式APbX₃表示，其中A选自CH(NH₂)₂⁺(也称为FA⁺，即甲脒)、CH₃NH₂⁺(也称为MA⁺，即甲胺)、Cs⁺及其任意组合，X选自I^-、Br^-、Cl^-及其任何组合。在另一个实施方案中，所述发光层的厚度为30纳米至100纳米。

在一个实施方案中，所述空穴传输区包括空穴注入层和/或空穴传输层，以及任选的电子阻挡层。在另一个实施方案中，所述空穴传输区的厚度为20纳米至70纳米。在又一个实施方案中，所述PMMA层存在于所述发光层与所述空穴传输区之间。

在一个实施方案中，所述电子传输区包括电子注入层和/或电子传输层，以及任选的空穴阻挡层。在另一个实施方案中，所述电子传输区的厚度为20纳米至70纳米。在又一个实施方案中，所述PMMA层存在于所述发光层与所述电子传输区之间。

在一个实施方案中，所述空穴传输区仅包括空穴注入层，空穴注入材料选自PEDOT:PSS、NiO_x(其中0.5≤x≤2)、PTAA、TFB、聚TPD和Spiro-OMeTAD，并且所述PMMA层存在于所述发光层与所述空穴注入层之间。在另一个实施方案中，所述电子传输层仅包括电子注入层，电子注入材料选自ZnO/PEIE、TiO₂、SnO₂、PCBM、TPBi和TmPyPb，并且所述PMMA层存在于所述发光层与所述电子注入层之间。

在本发明的第二方面，提供了一种制备上述钙钛矿二极管的方法，包括：提供第一电极；在所述第一电极上提供空穴传输区或电子传输区；在所述空穴传输区或电子传输区上提供包含钙钛矿发光材料的发光层，其中在所述发光层的一侧表面或两侧表面上直接设置厚度为3纳米至10纳米的PMMA层；在所述发光层上或所述发光层上的PMMA层上提供相对应的电子传输区或空穴传输区；以及在所述相对应的电子传输区或空穴传输区上提供第二电极。