[发明专利]一种含有磷酸酯基团的化合物及其制备方法和在钙钛矿发光器件中的应用

说明书

本发明提供一种含有磷酸酯基团的化合物及其制备方法和在钙钛矿发光器件中的应用，化合物结构如式(I)所示。本发明利用磷酸酯基团强的电子亲和势实现对器件中载流子的调控，增大钙钛矿薄膜表面的局部载流子浓度，促进载流子辐射复合；化合物中的磷氧基团与钙钛矿组分之间存在物理和(或)化学相互作用，能够影响不同组分在结晶过程中的动力学行为，调控相组分，钝化钙钛矿晶格中未饱和配位的铅缺陷，减少非辐射能量损失，提高钙钛矿薄膜的荧光量子产率；通过引入不同的取代基，能够对缺陷钝化效果进行调节。以采用本发明化合物作为添加剂得到的器件，既能实现高的器件外量子效率，又基本不影响钙钛矿自身的结构及发光特性。

技术领域

本发明属于钙钛矿光电材料技术领域，具体涉及一种含有磷酸酯基团的化合物及其制备方法和在钙钛矿发光器件中的应用。

背景技术

钙钛矿发光材料具有原材料便宜、发光色域广、光色纯、发光性质灵活易调、加工成本低等优势，是能够满足下一代光电器件应用的极具发展前景的一类材料，现已被广泛用于制备电致发光器件。钙钛矿发光器件通常是由ITO阳极、空穴传输层(HTL)、发光层(EL)、电子传输层(ETL)、电子注入层(EIL)和阴极组成。钙钛矿发光层采用溶液加工工艺制备。对于三维钙钛矿材料，由于其较小的激子结合能，辐射复合受到抑制，器件效率较低。通过在钙钛矿前驱体溶液中引入大的有机配体，增强介电限制及量子限域效应，能够促进载流子辐射复合，提高器件的外量子效率。但由于不同钙钛矿组分在成膜过程中的动力学行为不同，采用该策略得到的钙钛矿薄膜往往包含不同的相组分，可用通式L₁/L’₂A_n-1B_nX_3n+1表示，其中L 和L’分别表示二价和一价大阳离子(例如：1,4二甲铵离子P-PDA²⁺，苯乙胺离子PEA⁺)，A为一价小阳离子(例如：铯离子Cs⁺，甲铵离子MA⁺，甲脒离子FA⁺)，B为二价阳离子(例如：铅离子Pb²⁺，锡离子Sn²⁺)，X为一价阴离子(例如：氯离子Cl^-，溴离子Br^-，碘离子I^-)，n为无机骨架的层数。不同n值的相之间存在能量传递，但较多小n值相的存在使能量传递无法高效，减少小n值相的比例能够促进能量传递，提高器件效率。此外，钙钛矿薄膜大量的表面缺陷，使非辐射复合能量损失加剧，减少表面缺陷及增强钙钛矿表面辐射复合有利于增强器件发光效率。

目前，引入与钙钛矿组分存在相互作用的添加剂已被证实是能够提高钙钛矿发光器件效率行之有效的策略。该策略能够调控钙钛矿结晶行为，减少小n值相的形成，钝化钙钛矿表面缺陷，但目前尚未见报道能够同时调控载流子辐射复合的添加剂，且钙钛矿发光器件的效率需要进一步提升。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种含有磷酸酯基团的化合物及其制备方法和在钙钛矿发光器件中的应用，该化合物作为钙钛矿添加剂，既能调节钙钛矿成膜过程中的结晶行为，减少小n值相的形成，钝化薄膜表面缺陷，又能够促进发光器件中的载流子辐射复合，利用两者的协同作用，最终实现钙钛矿发光器件效率的大幅提高。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供一种含有磷酸酯基团的化合物，其结构如式(I)所示：

其中，X₁、X₂、Y₁与Y₂各自独立地选自O或S；例如所述含有磷酸酯基团的化合物具有式(Ⅱ)～式(Ⅳ)所示的结构可以为下述结构：

与各自独立地选自取代或未取代的C5～C60的芳香环基团、或取代或未取代的C3～C60的芳香杂环基团；