[发明专利]一种基于铯铜碘(CsCuI)半导体的全固态光源及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种基于铯铜碘(CsCuI)的全固态光源及其制备方法。包括透明电极基底，电子注入层，有源层，空穴注入层和金属电极层；所述有源层为通式为(CsI)_m(CuI)_n的化合物及其掺杂化合物。本发明可作为一种纯LED白光照明光源，不需要额外的荧光粉，由器件直接产生白光，白光的辐射波长覆盖全部可见光范围。通过调整(CsI)_m(CuI)_n中m和n的参数，可以调制WLED的色温。本发明有源层半导体具有无毒环境友好、化学性质稳定、输出光谱稳定和输出光谱可调制性能，因此具有寿命长和色温可调的特点，制备的器件可作为下一代节能的固态白光照明器件。

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体涉及一种基于铯铜碘(CsCuI)的全固态光源及其制备方法。

背景技术

自上世纪90年代基于半导体的固态白光光源发展以来，凭借着在能源损耗、温室气体排放等环保方面的优势，日本、美国等多国政府相继采取了大量财政支持，大力推动科研专家们对半导体白光光源的研究。

目前，常见的实现半导体固态白光光源的方法主要有三种：第一种：采用紫外-近紫外光的发光二极管(LED)芯片和可被紫外-近红外激发发射红、绿、蓝三基色的荧光粉，产生多色混合组成固态白光光源；第二种是利用“蓝光技术”与荧光粉配合形成白光；荧光粉吸收一部分蓝光，受激发发射黄光，发射的黄光与剩余的蓝光混合，最终获得固态白光光源；第三种是多种单色光混合方法，利用三基色原理和目前已能生产的红、绿、蓝三种超高亮度LED按比例混合成白色光源。这些方法均需要选择适合的稀土元素，这就存在供应和提价的风险，是大规模生长和持续发展的阻碍。同时，荧光粉的质量、涂层厚度对LED显色指数、色温、光效和光衰减均有影响，此外荧光粉材料在使用的过程中会出现退化，影响固态白光光源的发光质量。多色混合的方法制成的白光发光二极管的光色较差，所发光束的某些部分仍然呈现原来色彩。因此，一种新式的WLED发光思路急需被提出。

近年来，金属卤化物钙钛矿的发光二极管由于其高电荷载流子迁移率、可调发射波长、低陷阱密度和窄发射线宽而备受关注，并已成为下一代固态照明的有力候选。然而，传统卤化铅钙钛矿的固有毒性和差的稳定性限制了它们的实际应用。因此，一种环境友好型、稳定的白光材料来实现WLED仍然有待发掘。

从器件的角度来看，实现高显色指数(CRI)、白色发光的关键问题是发光有源层的合理设计，其中使用宽谱发射的白光半导体无疑是构成整个可见白光光谱的潜在策略。WLED发光有缘层材料可以为多组件和单组件结构。多组件结构是多种组元以不同比例构成特定结构，实现不同颜色的光发射，从而获得全波段的白光发射。基于多组件的WLED结构由于具有宽的颜色空间，可以获得良好的显色性，但同时，又由于多组元对混合比例的要求使得制备复杂性和成本增加、不同发射组分之间的热效应可能不一致、光子自吸收引起的效率损失、显色性随运行时间的改变。单组分策略虽然能解决混合组分的光子自吸收和颜色不稳定性问题，但依旧存在较低CRI、缺乏匹配阳光的日常变化的冷/暖白光调谐等问题。此外，一些候选材料含有重金属铅或稀土，不符合环保、可持续发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中，目前WLED存在较低CRI、缺乏匹配阳光的日常变化的冷/暖白光调谐，含有重金属铅或稀土荧光粉，不符合环保、可持续发展的要求等问题，提供一种基于CsCuI的全固态光源及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种基于CsCuI的全固态光源，包括透明电极基底，电子注入层，有源层，空穴注入层和金属电极层；所述有源层为通式为(CsI)_m(CuI)_n的化合物及其掺杂化合物，1≤m≤3；1≤n≤3。

通过通过调整m和n的数值，可以调制固态WLED器件的输出光谱，从而获得具有不同色温的照明光源。通过调整m、n数值，发光光谱范围覆盖范围为400nm～800nm，色温范围可调制范围为2500K～10000K。