[发明专利]一种双界面修饰层钙钛矿纳米晶发光器件及其制备方法

说明书

本发明属于钙钛矿LED器件发光技术领域，公开了一种双界面修饰层钙钛矿纳米晶发光器件及其制备方法，双界面修饰层钙钛矿纳米晶发光器件中阳极上依次旋涂空穴注入传输层、第一界面修饰层，空穴传输层、第二界面修饰层、发光层等；空穴传输层中嵌入的界面修饰层。本发明通过多方面整合界面修饰功能来提高器件效率，器件中的第一界面修饰层调控界面接触能级，第二界面修饰层钝化钙钛矿与空穴接触面的缺陷：通过界面修饰使其接触能级受到管理，实现载流子注入平衡的浓度梯度调控。钙钛矿材料作为新型离子型半导体，稳定性差，不平整的界面容易引起较多缺陷，改善空穴传输层与钙钛矿发光层界面接触，降低器件中漏电流。

技术领域

本发明属于钙钛矿LED器件发光技术领域，尤其涉及一种双界面修饰层钙钛矿纳米晶发光器件及其制备方法。

背景技术

目前，钙钛矿因具有宽色域，高的色纯度，窄的半峰宽，高的荧光量子产率而被广泛应用于下太阳能电池，探测，激光以及照明和显示领域，具有广阔的市场空间和巨大的应用前景。钙钛矿具有材料来源广、制备工艺简单、成本低等诸多优势，进而得到了广泛的研究。对于钙钛矿LED先后经历从薄膜到纳米晶的研究，从绿光到红光再到蓝光发射，其研究机理也在不断地深入。然而其钙钛矿器件的稳定性依旧是一个亟待解决的难题，另外在钙钛矿LED器件的效率难以得到提到，这也是钙钛矿LED研究中难点。

钙钛矿材料所制备薄膜器件，因为其通常是通过湿法旋涂工艺制备，所以钙钛矿薄膜往往会产生大量的缺陷，这就严重限制了器件的发展，制约了器件的效率，现阶段太阳电池的光功率转换效率也都突破了20％，并且绿光LED器件外量子效率超过20％。这都对器件进行了不同程度的界面性能研究，功能层结构研究。界面修饰不仅在薄膜的物理性能方面产生影响，还有可能在界面处存在不同程度的化学成键。对于界面修饰依旧存在众多内在机制需要进一步研究。

对于界面修饰提高器件性能，一般来说对于修饰的功能都比较单一，只是从单方面来考虑界面的引入的作用与意义，对于能级修饰和钝化界面存在一定的局限性。对此这就钙钛矿纳米晶被作为深入研究的发光体被应用到器件中，结合钙钛矿纳米晶具有高的荧光量子产率的优势，通过界面修饰调控载流子平衡。首先对于器件的能级线性排列可以很好地降低载流子注入的势垒；其次在于良好的界面修饰可以降低活性层的缺陷态密度，减低薄膜的针孔数量，从而可提高器件发光性能；另外，其恰当的界面修饰也可以。为此，从器件角度进行分析研究，利用双界面修饰策略结合多方方面界面修饰优势来提高CsPbBr₃纳米晶LEDs的外量子效率。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的钙钛矿纳米晶发光器件存在载流子注入不平衡，且平衡调控多为一次实现，活性层的缺陷态密度大，薄膜的针孔数量多等问题，降低了器件发光性能。

解决以上问题及缺陷的难度为：

缺陷态是钙钛矿器件性能降低的主要根源，因此降低缺陷和改善器件载流子平衡性是提高器件电学性能的主要策略。对于CsPbBr₃钙钛矿材料价带能级深，很难有相应的空穴传输材料与其相匹配，并且一次实现载流子调控难度较大，利用深能级材料改善界面接触，要么容易增加载流子注入量加剧载流子不平衡，要么增加载流子阻挡增加器件的工作电压，合理有效的管理载流子平衡是面临巨大的难度。

解决以上问题及缺陷的意义为：

缺陷态的降低有利于提高器件的载流子传输和复合降低发光层中的非辐射复合，剖析量子点器件发光的内在机制和性能提高的内在原因；界面修饰策略改善发光功能层薄膜的成膜性，进而提高器件的发光性能，最终有助于推动钙钛矿LED的商业化应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种双界面修饰层钙钛矿纳米晶发光器件及其制备方法。本发明通过不同的界面修饰功能来实现器件的外部载流子平衡性调控策略，实现结构简单的高效率绿光钙钛矿纳米晶LEDs。