[发明专利]一种基于MgO-CsPbBr3结构的发光器件及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于MgO‑CsPbBr₃结构的发光器件及其制备方法，利用MgO绝缘层在高电场下的碰撞离化过程产生非平衡载流子，从而实现无p型空穴传输材料的钙钛矿发光器件的制备。本发明的发光器件包括绝缘的衬底，衬底上依次设有n型的电子提供层、CsPbBr₃发光层、MgO绝缘层以及接触电极。本发明一方面利用MgO绝缘层在高电场下的碰撞离化过程产生载流子，另一方面借助CsPbBr₃/MgO界面处较大的导带势垒可以形成对CsPbBr₃层中注入电子的有效限制，从而实现非平衡电子和空穴载流子在CsPbBr₃层中的高效率辐射复合，克服了传统CsPbBr₃发光器件开启电压较大的难题，对CsPbBr₃发光器件简化工艺、增强稳定性、减小功耗具有非常重要的意义。

技术领域

本发明属于半导体发光器件技术领域，具体涉及一种基于MgO-CsPbBr₃结构的发光器件及其制备方法。

背景技术

近两年，有机/无机杂化钙钛矿材料（CH₃NH₃PbX₃，X=Cl/Br/I）在发光领域的潜在应用开始引起人们的广泛关注，基于钙钛矿薄膜和量子点体系的发光器件均已被成功制备，覆盖从蓝光到红光范围内的可见光波段。但是，基于CH₃NH₃PbX₃材料的发光器件在稳定性上一直不能令人满意，因此人们开始将目光转向稳定性更优的CsPbX₃（X=Cl/Br/I）体系材料，且已可制备出基于CsPbBr₃材料的绿光发光器件。

然而，目前已报道的CsPbBr₃器件结构在载流子传输与注入方面还存在很多问题，尤其是空穴提供层的选择方面。一种合适的空穴提供材料既要保证空穴的高效注入，又要有电子阻挡的效果，以上两点将直接决定CsPbBr₃发光器件的开启电压及其效率。而传统的空穴提供材料PEDOT:PSS和spiro-OMeTAD由于和CsPbBr₃发光层间空穴注入势垒的存在将会增大器件的开启电压（J. Xing, F. Yan, Y. W. Zhao, S. Chen, H. K. Yu, Q.Zhang, R. G. Zeng, H. V. Demir, X. W. Sun, A. Huan, and Q. H. Yang, ACS Nano10, 6623（2016）; O. A. J. Quintero, R. S. Sanchez, M. Rincon, and I. M. Sero,J. Phys. Chem. Lett. 6, 1883（2015））。此外，上述两种有机聚合物材料的电导率均较低，并不利于空穴载流子的高效注入，而且两种材料的稳定性很差，受环境中水氧影响极大。

考虑到钙钛矿材料具有双极性电荷传输的优异性质，如果能够通过器件结构设计实现无p型空穴传输材料发光器件的制备，将会对该型器件在工艺简化、稳定性提升以及功耗减小等方面有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于MgO-CsPbBr₃结构的发光器件及其制备方法，利用MgO绝缘层在高电场下的碰撞离化过程产生非平衡载流子，从而实现无p型空穴传输材料的钙钛矿发光器件的制备。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种基于MgO-CsPbBr₃结构的发光器件，包括绝缘的衬底，衬底上依次设有n型的电子提供层、CsPbBr₃发光层、MgO绝缘层以及接触电极。

所述衬底为双面抛光的Al₂O₃衬底，衬底的厚度为300~400微米。

n型的电子提供层为ZnO或TiO₂半导体材料，其厚度为300~450纳米。