一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料与器件及其制备方法

本发明涉及量子点发光，尤其涉及一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光器件的制备方法。

背景技术：

1、发光二极管(led)凭借其高发光效率、高发光亮度和优异的运行寿命正在逐步取代传统的照明光源，并深刻地推动了照明、显示、生物成像和光通信等行业的发展。如今，有多种材料可用于商业化的led，例如iii-v族半导体led、有机发光二极管(oled)和量子点发光二极管(qled)。光谱范围在700~2500 nm的近红外光，在光通信、生物医学成像和人脸识别等领域拥有巨大的应用价值和发展潜力。oled因其溶液和真空沉积能力、大面积发光和灵活性而成为led领域的引领者。但是，在高亮度和高电流密度条件下的低热稳定性、低化学稳定性和高昂的制造成本严重限制了oled的应用。基于传统材料的qled表现出优异的高显色指数(cri)、高稳定性和高效。但核壳量子点由于制造工艺繁琐和原材料昂贵，难以实现大规模制造。所有这些缺点都阻碍了具有成本效益的多场景电致发光应用的进展。寻找有前途的电致发光材料对于推动近红外发光技术的发展至关重要。

2、fapbi3钙钛矿量子点作为一种有前途的新型半导体材料，具有低成本、光谱可调性和高光致发光量子产率(plqys)等特点，具有拓宽的光电应用场景。目前，绿色钙钛矿量子点发光二极管和红色量子点发光二极管的最高外量子效率(eqe)都超过了28%，与传统oled和qled相当。然而，在780nm左右处发射的近红外频段的fapbi3钙钛矿量子点发光二极管的发光性能仍然落后于绿色与红色频段的发光二极管。目前，低亮度和较差的器件寿命是实现近红外钙钛矿量子点发光二极管商业化最严重的障碍。因此，在推动钙钛矿量子点的商业化发展时，应重点考虑如何提高其发光亮度和延长器件的使用寿命等问题。

3、目前，在利用热注射合成fapbi3钙钛矿量子点时所依赖的配体主要是传统油酸和油胺。但这两种配体的长烷基链限制了量子点材料的电学性能，进而抑制了其电致发光能力。同时，它们与钙钛矿量子点表面的弱结合力使得这种传统配体在提纯或成膜阶段极易从钙钛矿表面脱落，造成缺陷密度的提高甚至相变，这严重影响了器件的发光效率、发光亮度和运行稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种基于离子液体添加剂的量子点发光器件的制备方法。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1：在一号容器中以十八烯为溶剂，加入pbi2，配置第一前驱液；

5、步骤2：在二号容器中以油酸为溶剂，加入乙酸甲脒，配置第二前驱液；

6、步骤3：分别将两个容器加热到120℃并抽真空，并保持此条件搅拌2-4个小时，随后将两个容器充满氮气并继续搅拌；

7、步骤4：将两个容器的温度降低到95℃-103℃之间，并向搅拌中的一号容器里加入油酸和油胺，油酸、油胺比例为1：1；等溶液中的固体完全溶解后再次抽真空，1分钟后再将其切换回氮气环境；

8、步骤5：将一号容器的温度调节到78℃-82℃之间，将第二前驱液快速注射到一号容器中，反应30秒后将一号容器冰浴冷却，得到钙钛矿量子点粗溶液；

9、步骤6：向冷却好的钙钛矿量子点粗溶液加入乙酸乙酯并用离心机离心得到沉淀，将沉淀重新分散到正辛烷溶液中，并再次加入乙酸乙酯再次离心，将沉淀重新分散到正辛烷中；

10、步骤7：将步骤6所得产物进行低速离心，并过滤去除大颗粒；

11、步骤8：将步骤7所得溶液按十分之一的体积比加入三乙基硫双(三氟甲基磺酰)亚胺溶液，搅拌均匀并密封保存，得到基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料。

12、进一步的，所述第一前驱液的浓度范围为170mg/ml-180mg/ml，第二前驱液的浓度范围为0.105g/ml-110g/ml。

13、进一步的，所述三乙基硫双(三氟甲基磺酰)亚胺溶液的浓度范围为4-16mg/ml，溶剂为甲苯。

14、本发明还提供一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料，通过上述制备方法制备得到。

15、本发明还提供一种基于离子液体添加剂的量子点发光器件，一面至另一面依次连接设置：印有ito阳极的基板、pedot:pss空穴传输层、ptaa空穴传输层、钙钛矿量子点发光层、tpbi电子传输层、lif电子传输层、al阴极；其中，所述钙钛矿量子点发光层的材料具体为上述的一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料；其中ito为氧化铟锡，pedot:pss为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)，ptaa为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，tpbi为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯，lif为氟化锂。

16、本发明还提供一种基于离子液体添加剂的量子点发光器件的制备方法，包括以下步骤：

17、s1：将印有氧化铟锡阳极的基板进行清洗并干燥，然后用紫外臭氧清洁；

18、s2：在印有氧化铟锡阳极的基板上用均胶机旋涂聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)薄膜，用热台加热设定时间段后冷却；

19、s3：将经s2处理后的产品放入充满氮气的手套箱中，在上表面旋涂聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]薄膜，用热台加热设定时间段后冷却；

20、s4：待经步骤s3的处理冷却后，在聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]薄膜上旋涂基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料，用热台加热设定时间段后冷却；

21、s5：将经s4处理后的产品放入蒸镀设备中抽真空，当气压小于5×10-4pa时依次蒸镀1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯、氟化锂和铝薄膜。

22、进一步的，所述1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯、氟化锂和铝薄膜的厚度分别为90nm、1nm和100nm。

23、本发明的有益效果在于：

24、(1) 在钙钛矿量子点溶液中加入三乙基硫双(三氟甲基磺酰)亚胺中的硫原子和酰胺基团相对于传统的油酸和油胺配体与量子点表面有更强的结合力，这可以钝化fapbi3钙钛矿量子点在提纯中产生的晶格缺陷，同时又可使其在电流的作用下持续抑制配体脱落和缺陷的产生，从而提高了其发光器件的发光效率和运行稳定性；

25、(2) 三乙基硫双(三氟甲基磺酰)亚胺中的f原子具有强烈的疏水能力，在f原子的保护下，fapbi3钙钛矿量子点获得了抵御空气中水分子的能力，进而拥有更好的空气稳定性。

26、(3) 短碳链的三乙基硫双(三氟甲基磺酰)亚胺部分替代绝缘性强的传统配体可以提升钙钛矿量子点的电流注入能力，进而提升发光器件的发光亮度。

1.一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料的制备方法，其特征在于，所述第一前驱液的浓度范围为170mg/ml-180mg/ml，第二前驱液的浓度范围为0.105g/ml-110g/ml。

3.根据权利要求2所述的一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料的制备方法，其特征在于，所述三乙基硫双(三氟甲基磺酰)亚胺溶液的浓度范围为4-16mg/ml，溶剂为甲苯。

4.一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料，其特征在于，基于如权利要求1-3任意一项所述的制备方法制备得到。

5.一种基于离子液体添加剂的量子点发光器件，其特征在于，一面至另一面依次连接设置：印有ito阳极的基板（1）、pedot:pss空穴传输层（2）、ptaa空穴传输层（3）、钙钛矿量子点发光层（4）、tpbi电子传输层（5）、lif电子传输层（6）、al阴极（7）；其中，所述钙钛矿量子点发光层的材料具体为如权利要求4所述的一种基于离子液体添加剂的钙钛矿量子点发光材料，其中，ito为氧化铟锡，pedot:pss为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)，ptaa为聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，tpbi为1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯，lif为氟化锂。

6.如权利要求5所述的一种基于离子液体添加剂的量子点发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的一种基于离子液体添加剂的量子点发光器件的制备方法，其特征在于，所述1,3,5-三(1-苯基-1h-苯并咪唑-2-基)苯、氟化锂和铝薄膜的厚度分别为90nm、1nm和100nm。