一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管及其制備方法，屬于量子點電致發光器件技術領域。
【背景技術】
[0002]發光二極管(LED)在顯示、照明及背光源等領域應用廣泛，因其優異的發光效率和器件性能已逐漸取代傳統的熒光燈成為新一代的光源。有機發光二極管(OLED)與量子點發光二極管(QLED)被認為是未來LED發展的兩大主要方向。獨特量子效應賦予半導體量子點材料發光波長可調、發射光譜峰半高寬窄、量子效率高等特點，半導體量子點材料在發光二極管、顯示和太陽能電池等領域具有良好應用前景。目前為止，大部分量子點發光二極管的發光層均采用鎘基量子點，其制備過程繁瑣，穩定性亟待提高。最近，無機鈣鈦礦量子點(CsPbX3，X = Cl，Br，I)優異的光電性能引起了廣泛的關注，便捷的溶液合成、高量子效率(大于80%)及窄發光峰(小于30nm)使無機鈣鈦礦材料成為新的研究熱點，有望突破QLED領域中的應用難題。
[0003]常見的QLED中的空穴傳輸層和電子傳輸層材料多采用有機材料。文獻KHighlyEfficient Quantum-Dot Light-Emitting D1des with DNA-CTMA as a Combined Hole-Transporting and Electron-Blocking LayerjACS Nano 2009，3，737-743)利用PEDOT:PSS，ITD，DNA-CTMA做空穴傳輸層，IPBi，Alq3做電子傳輸層，然而這些有機材料十分昂貴，且易受到大氣環境中氧氣和水分的影響而降低性能，導致QLED制備過程要求嚴格，增加了成本。與有機傳輸層材料相比，無機材料具有更高的電子、空穴迀移率，且在空氣中有良好的穩定性，因此無機載流子傳輸層材料在發光二極管中具有巨大的應用潛力。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管及其制備方法。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管，包括ITO玻璃、P型氧化物半導體材料N1空穴傳輸層、無機鈣鈦礦CsPbX3量子點發光層、η型氧化物半導體材料電子傳輸層和陰極電極材料組成，所述陰極電極材料為Ag或者Al，所述的全無機量子點發光二極管由如下步驟制備:
[0006]步驟I，在潔凈的ITO玻璃表面沉積P型氧化物半導體材料N1作空穴傳輸層，并進行熱處理；
[0007]步驟2，取CsPbX3量子點的分散液旋涂在經步驟I處理后的器件表面；
[0008]步驟3，于步驟2旋涂后的表面磁控濺射沉積η型氧化物半導體材料作電子傳輸層，最后熱蒸發沉積陰極電極材料得到全無機量子點發光二極管。
[0009]優選地，步驟I中，所述的沉積空穴傳輸層采用旋涂法或磁控濺射法，所述的P型氧化物半導體材料N1的沉積厚度為25?50nm，熱處理溫度為300°C?450°C。
[0010]優選地，步驟2中，所述的CsPbX3量子點中的X為Cl、Br、I元素或者任意二者組合，CsPbX3量子點的分散液為CsPbX3量子點分散在正辛烷溶劑中，分散液的濃度為10?15mg/mL，旋涂速度為1500?2000r/min，旋涂時間為45?60s。
[O 011 ]優選地，步驟3中，所述的η型氧化物半導體材料為Z η O或T i O 2，沉積厚度為4 O?60nm ；所述陰極電極材料為Ag或者Al，沉積厚度為80?10nm。
[0012]與現有技術相比，本發明的優點是:本發明采用全無機的器件結構，采用氧化物半導體材料作為電子傳輸層和空穴傳輸層，降低成本的同時提高了器件穩定性；同時采用無機鈣鈦礦CsPbX3量子點作為發光層，提高其發光效率，本發明制得的發光二極管亮度高且性能優異，具有廣泛的應用價值。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的發光二極管的結構示意圖。
[0014]圖2為實施例2制備的發光二極管的電流密度隨外加電壓變化關系圖。
[0015]圖3為實施例3制備的發光二極管的電致發光圖譜。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例和附圖對本發明作進一步說明。
[0017]本發明的一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管，結構如圖1所示，包括ITO玻璃、沉積在ITO玻璃表面的P型氧化物半導體材料N1空穴傳輸層、無機鈣鈦礦CsPbX3量子點發光層、η型氧化物半導體材料電子傳輸層和陰極電極材料，制備方法如下:首先在清潔的ITO玻璃上通過旋涂或磁控濺射沉積25?50nm的P型氧化物N1作空穴傳輸層，300°C?450°C熱處理后再旋涂無機鈣鈦礦CsPbX3量子點發光層，再通過磁控濺射沉積40?60nm的η型氧化物ZnO或Ti02作電子傳輸層，最后熱蒸發沉積80?10nm的陰極電極材料Ag或者Al，最終得到發光均勻的全無機CsPbX3鈣鈦礦量子點發光二極管。
[0018]實施例1
[0019]步驟I，取ITO玻璃經丙酮，乙醇及去離子水清洗后真空烘干，通過磁控濺射沉積20nm厚的N1作空穴傳輸層，在空氣中經350°C處理15min;
[0020]步驟2，取適量10mg/mL高溫合成的CsPbBr3量子點分散液旋涂在經步驟I處理后器件表面，轉速為1500r/min，旋涂時間45s;
[0021]步驟3，于步驟2旋涂后的表面通過磁控濺射沉積40nm厚的ZnO作電子傳輸層，再熱蒸發沉積一層SOnm的Ag(或者Al)電極，制得基于CsPbBr3的全無機量子點發光二極管。
[0022]實施例2
[0023]步驟I，取ITO玻璃經丙酮，乙醇及去離子水清洗后真空烘干，通過磁控濺射沉積40nm厚的N1作空穴傳輸層，在空氣中經450°C處理1min;
[0024]步驟2，取適量15mg/mL高溫合成的CsPbBr3量子點分散液旋涂在經步驟I處理后器件表面，轉速為2000r/min，旋涂時間45s ；
[0025]步驟3，于步驟2旋涂后的表面通過磁控濺射沉積50nm厚的ZnO作電子傳輸層，再熱蒸發沉積一層10nm的Ag(或者Al)電極，制得基于CsPbBr3的全無機量子點發光二極管，器件的電流密度與施加電壓關系圖如圖2所示，可以看出器件的啟動電壓較低，符合節能降耗的需求。
[0026]實施例3
[0027]步驟I，取ITO玻璃經丙酮，乙醇及去離子水清洗后真空烘干，通過磁控濺射沉積20nm厚的N1作空穴傳輸層，在空氣中經350°C處理15min;
[0028]步驟2，取適量10mg/mL高溫合成的CsPbBr3量子點分散液旋涂在經步驟I處理后器件表面，轉速為1500r/min，旋涂時間45s;
[0029]步驟3，于步驟2旋涂后的表面通過磁控濺射沉積40nm厚的T12作電子傳輸層，再熱蒸發沉積一層SOnm的Ag(或者Al)電極，制得基于CsPbBr3的全無機量子點發光二極管。
[0030]本實施例制備的全無機量子點發光二極管器件的電致發光(EL)光譜如圖3所示，具有很純的發光峰，無其他雜峰，且發射峰的半高寬狹窄，只有30nm左右。
[0031 ] 實施例4
[0032]步驟I，取ITO玻璃經丙酮，乙醇及去離子水清洗后真空烘干，通過磁控濺射沉積20nm厚的N1作空穴傳輸層，在空氣中經350°C處理15min;
[0033]步驟2，取適量10mg/mL高溫合成的CsPbIBr2量子點分散液旋涂在經步驟I處理后器件表面，轉速為1500r/min，旋涂時間45s;
[0034]步驟3，于步驟2旋涂后的表面通過磁控濺射沉積40nm厚的ZnO作電子傳輸層，再熱蒸發沉積一層SOnm的Ag(或者Al)電極，制得基于CsPbIBr2的全無機量子點發光二極管。
【主權項】
1.一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管，其特征在于，由ITO玻璃、P型氧化物半導體材料MO空穴傳輸層、無機鈣鈦礦CsPbX3量子點發光層、η型氧化物半導體材料電子傳輸層和陰極電極材料組成。2.根據權利要求1所述的全無機量子點發光二極管，其特征在于，所述的η型氧化物半導體材料為ZnO或T12。3.根據權利要求1所述的全無機量子點發光二極管，其特征在于，所述的陰極電極材料為Ag或者Al。4.根據權利要求1?3任一所述的全無機量子點發光二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，在潔凈的ITO玻璃表面沉積P型氧化物半導體材料N1作空穴傳輸層，并進行熱處理； 步驟2，取CsPbX3量子點的分散液旋涂在經步驟I處理后的器件表面； 步驟3，于步驟2旋涂后的表面磁控濺射沉積η型氧化物半導體材料作電子傳輸層，最后熱蒸發沉積陰極電極材料得到全無機量子點發光二極管。5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟I中，所述的沉積空穴傳輸層采用旋涂法或磁控派射法，所述的P型氧化物半導體材料N1的沉積厚度為25?50nm，熱處理溫度為 300°C ?450°C。6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟2中，所述的CsPbX3量子點中的X為Cl、Br、I元素或者任意二者組合，CsPbX3量子點的分散液為CsPbX3量子點分散在正辛烷溶劑中，分散液的濃度為10?15mg/mL，旋涂速度為1500?2000r/min，旋涂時間為45?60s。7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟3中，所述的η型氧化物半導體材料為ZnO或T12,沉積厚度為40?60nm;所述的陰極電極材料為Ag或者Al，沉積厚度為80?10nm0
【專利摘要】本發明公開了一種基于無機鈣鈦礦材料的全無機量子點發光二極管，由ITO玻璃、p型氧化物半導體材料NiO空穴傳輸層、無機鈣鈦礦CsPbX3量子點發光層、n型氧化物半導體材料電子傳輸層和陰極電極材料組成。通過以下步驟制備：首先在ITO玻璃上通過沉積P型無機氧化物材料作空穴傳輸層，然后旋涂無機鹵化物鈣鈦礦量子點，再通過磁控濺射沉積n型無機氧化物作電子傳輸層，最后通過熱蒸發沉積發光二極管的金屬電極，得到發光均勻的全無機CsPbX3鈣鈦礦量子點發光二極管。本發明制備的全無機量子點發光二極管發光光譜半高寬窄，色純度高，穩定性好，性能優異，具有廣泛的應用價值。
【IPC分類】H01L33/14, H01L33/00, H01L33/06
【公開號】CN105552185
【申請號】CN201610071423
【發明人】曾海波, 李建海, 許蕾夢, 宋繼中, 董宇輝, 薛潔
【申請人】南京理工大學
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月1日