[发明专利]双阳离子结构红光准二维钙钛矿发光二极管

说明书

本发明涉及一种双阳离子结构红光准二维钙钛矿发光二极管，其结构中的钙钛矿发光层通过下述方法制备：将各材料按摩尔比为PEAI:MAI:CsI:PbI₂:BaCl₂＝0.14～0.16:0.10～0.13:0.09～0.11:0.17～0.19:0.005～0.015共溶于DMSO溶剂当中得到前驱液；取与前驱液等体积的PEO溶液加入前驱液搅拌，将混合液旋涂在空穴传输层表面，退火得到钙钛矿发光层。本发明通过引入双阳离子策略以及BaCl₂掺杂策略成功减少了器件的发光层激子淬灭和载流子非辐射复合，获得了更加平整的钙钛矿发光薄膜，减少了大部分的漏电流损耗。大大提高了器件的亮度、电流效率和外量子效率等。

技术领域

本发明属于钙钛矿发光二极管器件技术领域，具体涉及一种基于Ba²⁺掺杂的双阳离子结构红光准二维钙钛矿发光二极管。

背景技术

卤化物钙钛矿由于它的带隙大小可调节、高的色纯度和低成本易实现的溶液处理特性，成为了发光二极管LED领域中一种很有潜力的发光材料。根据钙钛矿材料的维度，用于钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的钙钛矿主要分为三维钙钛矿、纯二维钙钛矿、准二维钙钛矿等。三维钙钛矿(比如MAPbI₃)成的薄膜通常具有缺陷或针孔引起的各种非辐射复合通道，严重限制了器件性能。而与三维钙钛矿相比，二维钙钛矿(类似(PEA)₂PbI₄)更容易形成均匀的膜，表面覆盖度高。但是，二维钙钛矿中较强的激子/声子相互作用加速了激子在室温大气环境下的淬灭，从而导致器件性能变差。而准二维钙钛矿既有三维钙钛矿的高PLQY(光致发光量子产率)又有二维钙钛矿成膜平整的优点。根据目前公认解释，准二维钙钛矿膜通常被认为是由不同带隙的钙钛矿量子阱(QWs)自组装而成的混合物，所以可以认为其是多量子阱(MQW)结构。钙钛矿QWs的带隙由金属卤化物八面体的层数决定。由于钙钛矿MQW薄膜中具备能量级联结构，注入的载流子可以被限制在具有高发光效率的窄带隙钙钛矿QWs内，减少非辐射复合导致的损失，从而使PeLEDs在深红区域(660nm～680nm)的外部量子效率(EQE)提高。

由于CsPbI₃和MAPbI₃等三维钙钛矿在大气环境条件下极不稳定，目前还缺乏稳定的红光发射器件。有人提出通过在前驱液中加入长链有机胺材料制备准二维钙钛矿发光材料。发现可以有效提高其稳定性和薄膜平整度。然而，制备出的准二维薄膜在亮度和外量子效率上都大幅度下降，并且PLQY也远不如三维钙钛矿。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种双阳离子结构红光准二维钙钛矿发光二极管，该发光二极管既有更好的温湿度稳定性以及高的PLQY，又有更宽的色域以及更高的色纯度。

为了解决上述技术问题，本发明的双阳离子结构红光准二维钙钛矿发光二极管，其结构自上而下依次为：金属阴极、电子注入层、电子传输层、钙钛矿发光层、空穴传输层、空穴注入层、透明导电阳极、透明衬底；其特征在于所述钙钛矿发光层通过下述方法制备：

将各材料按摩尔比为PEAI:MAI:CsI:PbI₂:BaCl₂＝0.14～0.16:0.10～0.13:0.09～0.11:0.17～0.19:0.005～0.015共溶于DMSO溶剂当中，得到Pb²⁺摩尔浓度为0.17～0.19mmol/ml的前驱液；配置PEO(聚环氧乙烷)溶液；将前驱液和PEO溶液分别在50℃～60℃、180rpm～200rpm转速条件下搅拌30min～60min，取与前驱液等体积的PEO溶液加入前驱液，继续在50℃～60℃和180rpm～200rpm转速条件下搅拌至少1小时，然后用有机滤头过滤；将过滤后的混合液旋涂在空穴传输层表面，旋涂条件为800rpm～1000rpm低速旋转5s～10s、5500rpm～6500rpm高速旋转60s～120s；在高速旋转25s～30s时滴加180μL～200μL氯苯反溶剂，最后在70℃～80℃条件下退火5min～7min。