[发明专利]一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法及应用。通过两步旋涂法，首先旋涂PbX₂(X＝Cl、Br、I)溶液并退火得到薄膜，再旋涂CsX溶液于PbX₂薄膜上并退火得到CsPbX₃全无机钙钛矿薄膜。该方法操作简单，可以得到均匀且致密分布的全无机钙钛矿薄膜，并可应用于全无机钙钛矿发光二极管中作为有源发光层，有效提高器件的亮度和效率。

技术领域

本发明涉及光电材料与器件领域，具体涉及一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法，并涉及一种利用该薄膜制备的发光二极管。

背景技术

全无机钙钛矿材料较有机-无机杂化钙钛矿材料具有更好的耐水氧特性，因而成为当前的学术界研究热点，被广泛应用于太阳能电池、发光二极管和探测器等领域。然而，常用的一步法制备全无机钙钛矿薄膜通常具有较多的表面缺陷，这将严重限制器件性能的提升。为了提高无机钙钛矿薄膜的薄膜质量，现有的手段常在钙钛矿前驱液中引入添加剂，这无疑增加了薄膜和器件制备过程的复杂度。两步法可以获得质量较高的全无机钙钛矿薄膜，但现有的技术将得到的铅源薄膜浸泡在铯盐溶液中缓慢反应成膜的方式，不仅耗费了大量的材料和时间成本，而且薄膜的晶粒较大，以此制备的发光二极管的性能也远远达不到一步法的水平。

发明内容

为克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法，利用两步旋涂法依次旋涂全无机钙钛矿前驱体溶液，最终简化了制备流程，并得到了小晶粒的全无机钙钛矿薄膜，并将该方法运用于发光二极管器件制备中，得到了高亮度和高效率的全无机钙钛矿发光二极管。

为实现本发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明所提出的一种全无机钙钛矿薄膜的制备方法，其特征在于，薄膜由两步旋涂法制备，包括以下步骤：

(1)配置PbX₂溶液，将PbX₂溶于溶剂中，浓度为50-500mg/ml，并充分搅拌至溶解；

(2)配置CsX溶液，将CsX溶于溶剂中，浓度为5-30mg/ml的，并充分搅拌至溶解；

(3)将步骤(1)得到的PbX₂溶液在衬底上进行旋涂，退火，得到PbX₂薄膜；

(4)将步骤(2)得到的CsX溶液在步骤(3)中得到的PbX₂薄膜上进行旋涂，退火，得到CsPbX₃全无机钙钛矿薄膜。

所述的步骤(1)、(2)和(4)中，通式PbX₂、CsX和CsPbX₃中的X为Cl、Br或I中的一种或多种的混合物。

所述的步骤(1)中的溶剂包括DMF、DMSO、DMAc、NMP中的一种或多种的混合物。

所述的步骤(2)中的溶剂包括甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或多种的混合物。

如上述方法制备得到的全无机钙钛矿薄膜，可应用于制备全无机钙钛矿发光二极管的有源发光层，发光二极管的器件结构包括透明导电衬底、空穴传输(注入)层、权利要求1所述方法得到的全无机钙钛矿薄膜、电子传输(注入)层和金属电极。

所述的透明导电衬底包括ITO、FTO等中的一种。

所述的空穴传输(注入)层包括PEDOT:PSS、NiO_x、PVK、poly-TBD等中的一种或几种。

所述的电子传输(注入)层包括TPBi、Bphen、TmPyPB、BCP、LiF等中的一种或几种。

所述的金属电极包括Ag、Al、Au等中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：