(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111785848 A(43)申请公布日 2020.10.16
(21)申请号 202010676379.3(22)申请日 2020.07.14
(71)申请人 广东工业大学
地址 510060 广东省广州市东风东路729号 申请人 东莞华南设计创新院(72)发明人 闵永刚 程鹏 廖松义 谭婉怡
黄兴文 李越珠 (74)专利代理机构 深圳科湾知识产权代理事务
所(普通合伙) 44585
代理人 钟斌(51)Int.Cl.
H01L 51/52(2006.01)H01L 51/54(2006.01)H01L 51/56(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图1页
(54)发明名称
钙钛矿发光二极管及其制备方法(57)摘要
本发明提供了一种钙钛矿发光二极管及其制备方法，所述钙钛矿发光二极管包括依次层叠的金属电极层、电子传输层、钙钛矿蓝光材料层、空穴传输层及透明导电层；所述透明导电层包括导电膜及双层透明玻璃，所述双层透明玻璃之间设有钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层；所述钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层之间还设有透光隔离材料层。本发明提供的钙钛矿发光二极管具有发光波段窄、发光强度大，而且电致发光和光致发光相结合的发光特点是的器件能耗很低，对于推进PeLED的商业化进程具有重要意义。CN 111785848 ACN 111785848 A
权 利 要 求 书
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1.一种钙钛矿发光二极管，其特征在于，所述钙钛矿发光二极管包括依次层叠的金属电极层、电子传输层、钙钛矿蓝光材料层、空穴传输层及透明导电层；所述透明导电层包括导电膜及双层透明玻璃，所述双层透明玻璃之间设有钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层；所述钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层之间还设有透光隔离材料层。
2.如权利要求1所述的钙钛矿发光二极管，其特征在于，所述导电膜采用ITO导电膜、FTO导电膜或纳米银线透明导电膜。
3.如权利要求1所述的钙钛矿发光二极管，其特征在于，所述空穴传输层采用有机空穴传输层、PEDOT:PSS或NiOx材料。
4. 如权利要求1所述的钙钛矿发光二极管，其特征在于，所述钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层采用
分子结构材料；
其中：A为金属阳离子或者有机阳离子，B为金属元素，O为卤素元素。5.如权利要求4所述的钙钛矿发光二极管，其特征在于，所述A为MA、FA和Cs中一种或多种；所述B为Pb、Bi和Sn中一种或多种；所述O为Cl、Br和I中一种或多种。
6.如权利要求1所述的钙钛矿发光二极管，其特征在于，所述钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所采用材料由MACl、MABr、MAI、FACl、FABr、FAI、CsCl、CsBr、CsI中的一种或者几种与
、
、
、
、
、
中的一种或者几
种混合组成。
7.一种如权利要求1~6任一项所述的钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将导电玻璃片依次经去离子水、丙酮、洗涤剂、去离子水和乙醇，同时通过超声清洗；
S2，配制钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所用材料；S3，将清洗后的导电玻璃片进行烘干，并旋转涂覆PEDOT薄膜；S4，将配制好的钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所用材料旋转涂覆在PEDOT薄膜上；
S5，通过掩膜版，在小于3×
Pa的真空条件下，蒸镀电子传输层；
S6，蒸镀金属电极层。
8.如权利要求7所述的钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤S1~S6均在氮气箱内制备。
9.如权利要求7所述的钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，所述PEDOT薄膜厚度为10nm；所述电子传输层厚度为40nm；所述金属电极层厚度为90nm。
10.如权利要求7所述的钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤S3和步骤S4中的旋转涂覆条件均为三十秒，每秒3000转，然后100度退火10分钟。
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CN 111785848 A
说 明 书
钙钛矿发光二极管及其制备方法
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技术领域
[0001]本发明涉及钙钛矿发光二极管领域，尤其涉及一种钙钛矿发光二极管及其制备方法。
背景技术
[0002]目前，钙钛矿发光二极管(英文简称：“PeLED”)是一种非常有潜力的新型发光二极管。因为钙钛矿材料具有合成简单、发光峰的范围很窄、禁带宽度可调、光致发光量子产率高、色纯高等优点，使得其在发光器件上具有巨大的应用潜力。因此，开发一种基于钙钛矿材料的发光二极管具有巨大的应用潜力。
发明内容
[0003]本发明为解决现有的发光二极管不便于使用技术问题，提供了一种钙钛矿发光二极管及其制备方法。
[0004]本发明提供了一种钙钛矿发光二极管，所述钙钛矿发光二极管包括依次层叠的金属电极层、电子传输层、钙钛矿蓝光材料层、空穴传输层及透明导电层；所述透明导电层包括导电膜及双层透明玻璃，所述双层透明玻璃之间设有钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层；所述钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层之间还设有透光隔离材料层。[0005]进一步地，所述导电膜采用ITO导电膜、FTO导电膜或纳米银线透明导电膜。[0006]进一步地，所述空穴传输层采用有机空穴传输层、PEDOT:PSS或NiOx材料。[0007]进一步地，所述钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层采用
分子结构材料；
其中：A为金属阳离子或者有机阳离子，B为金属元素，O为卤素元素。[0008]进一步地，所述A为MA、FA和Cs中一种或多种；所述B为Pb、Bi和Sn中一种或多种；所述O为Cl、Br和I中一种或多种。[0009]进一步地，所述钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所采用材料由MACl、MABr、MAI、FACl、FABr、FAI、CsCl、CsBr、CsI中的一种或者几种与
、
[0010]
、
、、、中的一种或者几种混合组成。
另一方面，本发明还提供了一种钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
S1，将导电玻璃片依次经去离子水、丙酮、洗涤剂、去离子水和乙醇，同时通过超声清
洗；
S2，配制钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所用材料；S3，将清洗后的导电玻璃片进行烘干，并旋转涂覆PEDOT薄膜；S4，将配制好的钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所用材料旋转涂覆在PEDOT薄膜上；
S5，通过掩膜版，在小于3×S6，蒸镀金属电极层。
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Pa的真空条件下，蒸镀电子传输层；
CN 111785848 A[0011]
说 明 书
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进一步地，所述步骤S1~S6均在氮气箱内制备。
[0012]进一步地，所述PEDOT薄膜厚度为10nm；所述电子传输层厚度为40nm；所述金属电极层厚度为90nm。[0013]进一步地，所述步骤S3和步骤S4中的旋转涂覆条件均为三十秒，每秒3000转，然后100度退火10分钟。
[0014]本发明的有益效果是：本发明提供的钙钛矿发光二极管具有发光波段窄、发光强度大，而且电致发光和光致发光相结合的发光特点是的器件能耗很低，对于推进PeLED的商业化进程具有重要意义。
[0015]
附图说明
[0016]图1为本发明的钙钛矿发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。[0018]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0019]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。[0020]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0022]如图1所示，本发明提供了一种钙钛矿发光二极管，所述钙钛矿发光二极管包括依次层叠的金属电极层、电子传输层、钙钛矿蓝光材料层、空穴传输层及透明导电层；所述透
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说 明 书
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明导电层包括导电膜及双层透明玻璃，所述双层透明玻璃之间设有钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层；所述钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层之间还设有透光隔离材料层。
[0023]本发明提供的钙钛矿发光二极管具有发光波段窄、发光强度大，而且电致发光和光致发光相结合的发光特点是的器件能耗很低，对于推进PeLED的商业化进程具有重要意义。
[0024]在一个可选实施例中，所述导电膜采用ITO导电膜、FTO导电膜或纳米银线透明导电膜。
[0025]在一个可选实施例中，所述空穴传输层采用有机空穴传输层、PEDOT:PSS或NiOx材料。
[0026]在一个可选实施例中，所述钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层采用
分子结构材料；
其中：A为金属阳离子或者有机阳离子，B为金属元素，O为卤素元素。[0027]在一个可选实施例中，所述A为MA、FA和Cs中一种或多种；所述B为Pb、Bi和Sn中一种或多种；所述O为Cl、Br和I中一种或多种。[0028]在一个可选实施例中，所述钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所采用材料由MACl、MABr、MAI、FACl、FABr、FAI、CsCl、CsBr、CsI中的一种或者几种与
、
[0029]
、、、、中的一种或者几种混合组成。
另一方面，本发明还提供了一种钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：
S1，将导电玻璃片依次经去离子水、丙酮、洗涤剂、去离子水和乙醇，同时通过超声清
洗；
S2，配制钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所用材料；S3，将清洗后的导电玻璃片进行烘干，并旋转涂覆PEDOT薄膜；S4，将配制好的钙钛矿蓝光材料层、钙钛矿红光材料层和钙钛矿绿光材料层所用材料旋转涂覆在PEDOT薄膜上；
S5，通过掩膜版，在小于3×
Pa的真空条件下，蒸镀电子传输层；
S6，蒸镀金属电极层。
[0030]本发明提供的钙钛矿发光二极管具有发光波段窄、发光强度大，而且电致发光和光致发光相结合的发光特点是的器件能耗很低，对于推进PeLED的商业化进程具有重要意义。
[0031]在一个可选实施例中，所述步骤S1~S6均在氮气箱内制备。[0032]在一个可选实施例中，所述PEDOT薄膜厚度为10nm；所述电子传输层厚度为40nm；所述金属电极层厚度为90nm。[0033]在一个可选实施例中，所述步骤S3和步骤S4中的旋转涂覆条件均为三十秒，每秒3000转，然后100度退火10分钟。[0034]具体实施例如下
本实施例提供一种钙钛矿发光二极管，如图，具体结Perovskite（PVSK，钙钛矿层，红光，CsPbI3）/构为透光隔离材料（PMMA）/Perovskite（PVSK，钙钛矿层，绿光，CsPbBr3）/ITO/空穴传输（PEDOT:PSS）/Perovskite（PVSK，钙钛矿层，蓝紫光，CsPbI2Cl）/电子传输层
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说 明 书
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（TPBI）/金属电极（Ag）。其制备方法如下：
（1）透明导电层的前处理将电阻为15 Ω square–1的氧化铟锡（ITO）导电玻璃片依次经去离子水、丙酮、洗涤剂、去离子水和乙醇通过超声清洗，每步各20 min。[0035]（2）钙钛矿前驱液的配置
配制0.5 mol/L碘化铅和0.5 mol/L CsI的红光溶液，所用溶剂为DMSO。[0036]配制0.5 mol/L溴化铅和0.5 mol/L CsBr的绿光溶液，所用溶剂为DMSO。[0037]配制0.5 mol/L溴化铅和0.5 mol/LCsCl的蓝紫光溶液，溶剂为DMOS。[0038]（3）电子传输层TPBI为热蒸发制备，厚度40nm。[0039]（4）透光隔离层溶液的配制
PMMA 2毫克每毫升，溶剂为丙酮。[0040]（5）钙钛矿器件的制备
在烘箱中烘干ITO玻璃后，采用PLASMA （氧等离子）处理4分钟。然后在上述处理过的ITO玻璃片上，旋涂一层PEDOT薄膜，厚度约为10 nm，120 ℃退火20 min。在氮气气氛的手套箱里将钙钛矿前驱液旋涂在PEDOT层上。旋涂条件，均为3000转三十秒，100度退火10分钟。最后，放入掩膜版，在小于 3×10-4 Pa的真空下，蒸镀40nm金属TPBI，然后蒸镀90nm金属Ag。器件的有效面积为0.16 cm2。除PEDOT薄膜的制备过程是在大气环境中完成的，其余所有环节均在氮气气氛的手套箱内完成。[0041]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0042]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
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说 明 书 附 图
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