钙钛矿发光二极管器件及其制备方法和显示装置与流程

1.本技术涉及显示技术领域，具体涉及一种钙钛矿发光二极管器件及其制备方法和显示装置。


背景技术：

2.近几年，通过组分优化、界面修饰、载流子传输层优化以及结构设计，基于钙钛矿材料制备的光电子器件的性能逐年提高，使用喷墨打印法(ijp)制备高分辨率的钙钛矿光电子器件被视作光电子器件的有力应用。
3.钙钛矿的界面性质对器件的性能有重要影响。一方面，这些缺陷态会影响电荷的注入影响器件性能。另一方面，界面缺陷会加速离子迁移，影响稳定性。富勒烯衍生物(pcbm)作为常用的钝化材料存在覆盖性或者漏电等问题，亟需改善。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本技术提供一种钙钛矿发光二极管器件，通过吡啶掺杂石墨炔与富勒烯衍生物的材料搭配构成的电子传输层，可以有效钝化钙钛矿的界面缺陷，有效抑制器件的漏电流，提高了电子的注入效率及钙钛矿发光效率。
5.本技术提供一种钙钛矿发光二极管器件，包括：
6.第一电极；
7.第二电极；
8.设置在所述第一电极与所述第二电极之间的钙钛矿发光层；
9.设置在所述钙钛矿发光层与所述第二电极之间的电子传输层；
10.其中，所述电子传输层的材料包括吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)和富勒烯衍生物(pcbm)。
11.可选的，在本技术的一些实施例中，所述钙钛矿发光层的材料包括mapbx3或cspbx3，其中x代表卤素元素。
12.可选的，在本技术的一些实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件还包括设置于所述第一电极与所述钙钛矿发光层之间的空穴功能层。
13.可选的，在本技术的一些实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件还包括设置于所述电子传输层与所述第二电极之间的电子注入层。
14.可选的，在本技术的一些实施例中，所述空穴功能层包括空穴注入层和/或空穴传输层。
15.可选的，在本技术的一些实施例中，所述电子注入层的材料选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属碳酸化物、碱土金属碳酸化合物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、碱土金属氢氧化物和碱金属氢氧化物中的一种或多种。
16.可选的，在本技术的一些实施例中，所述第二电极的材料为透明导电氧化物。
17.相应的，本技术还提供一种钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
18.将吡啶掺杂石墨炔与富勒烯衍生物混合，加入有机溶剂，分散均匀，得到混合分散液；
19.采用所述混合分散液在钙钛矿发光层或第二电极上形成电子传输层。
20.可选的，在本技术的一些实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
21.在一衬底基板上制备第一电极；
22.在所述第一电极上制备空穴功能层；
23.在所述空穴功能层上制备所述钙钛矿发光层；
24.采用所述混合分散液在所述钙钛矿发光层上制备所述电子传输层；
25.在所述电子传输层上制备第二电极。
26.可选的，在本技术的一些实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
27.在一衬底基板上制备第二电极；
28.采用所述混合分散液在所述第二电极上制备所述电子传输层；
29.在所述电子传输层上制备钙钛矿发光层；
30.在所述钙钛矿发光层上制备空穴功能层；
31.在所述空穴功能层上制备第一电极。
32.可选的，在本技术的一些实施例中，在所述电子传输层与所述第二电极之间制备电子注入层；
33.所述电子注入层的材料选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属碳酸化物、碱土金属碳酸化合物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、碱土金属氢氧化物和碱金属氢氧化物中的一种或多种。
34.可选的，在本技术的一些实施例中，所述钙钛矿发光层的材料包括mapbx3或cspbx3，其中x代表卤素元素。
35.所述第二电极的材料为透明导电氧化物。
36.所述空穴功能层包括空穴注入层和/或空穴传输层。
37.所述有机溶剂包括二氯苯。
38.此外，本技术还提供一种显示装置，包括上述的钙钛矿发光二极管器件，或者，包括上述制备方法制备得到的钙钛矿发光二极管器件。
39.本技术的有益效果在于：
40.本技术实施例的钙钛矿发光二极管器件，电子传输层采用吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)与富勒烯衍生物(pcbm)搭配使用构成，可以有效钝化钙钛矿的界面缺陷，比传统的pcbm电荷传输层更有效抑制漏电流。
41.本技术中所述吡啶掺杂石墨炔与所述富勒烯衍生物之间具有相互作用，其中，由于富勒烯衍生物与吡啶掺杂石墨炔都具有大共轭平面，可有助于提高器件中电子的离域程度，这有助于提高电子的注入效率，实现高效的钙钛矿发光效率。此外，富勒烯衍生物与吡啶掺杂石墨炔两种材料均可分散于有机溶剂，可适用于制备喷墨打印器件。
附图说明
42.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是本技术实施例提供的钙钛矿发光二极管器件的结构示意图一；
44.图2是本技术实施例提供的钙钛矿发光二极管器件的结构示意图二；
45.图3是本技术实施例提供的钙钛矿发光二极管器件的结构示意图三；
46.图4是本技术实施例提供的钙钛矿发光二极管器件中的电子传输层的制备工艺流程图。
47.附图中的标记分别为：100、钙钛矿发光二极管器件；110、第一电极；120、空穴功能层；121、空穴注入层；122、空穴传输层；130、钙钛矿发光层；140、电子功能层；141、电子传输层；142、电子注入层；150、第二电极。
具体实施方式
48.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。在本技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
49.本技术实施例提供一种钙钛矿发光二极管器件及其制备方法和显示装置。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
50.请参阅图1，本技术实施例提供一种钙钛矿发光二极管器件100，包括：第一电极110、钙钛矿发光层130、电子传输层141和第二电极150。并且，所述电子传输层141的材料包括吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)和富勒烯衍生物(pcbm)。具体地，所述钙钛矿发光层130和所述电子传输层141均设置在所述第一电极110与所述第二电极150之间，且设置在所述第一电极110与所述电子传输层141之间，所述电子传输层141设置在所述钙钛矿发光层130与所述第二电极150之间。
51.本技术实施例中，所述电子传输层141将吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)与富勒烯衍生物(pcbm)共同构成得到电子传输层(etl)的材料，可以有效改善发光层的钙钛矿材料的界面性质，使发光更纯。此外，所述电子传输层141中的吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)具有离域程度高，结构刚性等特点，并且其中的路易斯酸基团对钙钛矿具有钝化作用。同时，吡啶掺杂石墨炔与富勒烯衍生物(pcbm)搭配使用可以提高富勒烯衍生物(pcbm)的铺展性，还可钝化钙钛矿的缺陷，减小器件的漏电流以及提高器件的注入效率，从而获得更优的器件性能。进一步地，所述pcbm可以为[60]pcbm、[70]pcbm。
[0052]
在本技术一些实施例中，所述钙钛矿发光层130的材料包括mapbx3或cspbx3，其中x代表卤素元素；例如，所述x独立地选自氯(cl)、溴(br)以及碘(i)。
[0053]
在本技术一些实施例中，请参阅图2，所述钙钛矿发光二极管器件还包括设置于所述第一电极110与所述钙钛矿发光层130之间的空穴功能层120。
[0054]
具体地，请继续参阅图2，所述钙钛矿发光二极管器件100包括：第一电极110、空穴功能层120、钙钛矿发光层130、电子传输层141和第二电极150。其中，所述空穴功能层120设置在所述第一电极110的一侧，所述钙钛矿发光层130设置在所述空穴功能层120背离所述第一电极110的一侧，所述电子传输层141设置在所述钙钛矿发光层130背离所述空穴功能层120的一侧，所述第二电极150设置在所述电子传输层141背离所述钙钛矿发光层130的一侧。进一步地，所述空穴功能层可以为空穴注入层；可以为空穴传输层；还可以为空穴注入层和空穴传输层，且所述空穴传输层设置在所述空穴注入层与所述钙钛矿发光层之间。
[0055]
在本技术一些实施例中，请参阅图3，所述钙钛矿发光二极管器件还包括设置于所述电子传输层141与所述第二电极150之间的电子注入层142。此时，所述电子传输层141与所述电子注入层142共同组成电子功能层140。
[0056]
具体地，请继续参阅图3，所述钙钛矿发光二极管器件100包括：第一电极110、空穴功能层120、钙钛矿发光层130、电子传输层141、电子注入层142和第二电极150。进一步地，所述空穴功能层120包括空穴注入层121和空穴传输层122。
[0057]
在本技术一些实施例中，所述电子注入层(eil)142的材料选自但不限于碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属碳酸化物、碱土金属碳酸化合物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、碱土金属氢氧化物和碱金属氢氧化物中的一种或多种。进一步地，所述电子注入层(eil)142的材料选自但不限于zno、lif、liq、caf2、mgf、naf、kf、baf2、csf、csoh、cs2co3、znmgo。可以理解的是，所述电子注入层的材料可以是但不局限于具有较低真空能级的无机材料或lumo较低的有机材料，或有机掺杂材料。
[0058]
本技术实施例的所述电子注入层(eil)的材料可以是但不局限于具有较低真空能级的无机材料或lumo较低的有机材料，或有机掺杂材料。所述电子注入层可以以喷墨打印制程进行制作。
[0059]
在本技术一些实施例中，所述第二电极150的材料可以为透明导电氧化物。例如，所述第二电极150可以为tco电极。
[0060]
例如，请继续参阅图3，所述第二电极150为透明电极，图3可以为底发射钙钛矿发光二极管器件结构，器件自下而上各层级结构可以包括：第一电极110为透明电极基板(tco基板)、空穴注入层121、空穴传输层122、钙钛矿发光层130、电子传输层141、电子注入层142、金属电极(第二电极150)，器件出光方向是底发射出光。其中，透明电极(tco)以溅射/涂布光阻/曝光/显影/stripper制程进行制作；空穴注入层，空穴传输层，钙钛矿发光层，电子传输层，电子注入层，以喷墨打印方式进行制作；金属电极以蒸镀的工艺进行制作。
[0061]
本技术实施例还提供一种钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：将吡啶掺杂石墨炔与富勒烯衍生物混合，加入有机溶剂，分散均匀，得到混合分散液；采用所述混合分散液在钙钛矿发光层或第二电极上形成电子传输层。
[0062]
进一步地，请参阅图4，所述电子传输层的制备工艺流程具体包括：首先，将吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)与富勒烯衍生物(pcbm)混合均匀；并分散在有机溶剂中得到打印墨水；采用所述打印墨水进行喷墨打印；进行真空干燥，加热，最终制备得到电子传输层。由此可见，本技术的电子传输层是基于碳材料构成的，将吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)与富勒烯衍生物
(pcbm)共混后配制成电子传输层的打印墨水，可以通过喷墨打印方式制备于钙钛矿活性层之上。使用该电荷传输层，可以有效钝化钙钛矿的界面缺陷，提高阴极电子的注入能力。
[0063]
在本技术一些实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
[0064]
在一衬底基板上制备第一电极；
[0065]
在所述第一电极上制备空穴功能层；
[0066]
在所述空穴功能层上制备所述钙钛矿发光层；
[0067]
采用所述混合分散液在所述钙钛矿发光层上制备所述电子传输层；
[0068]
在所述电子传输层上制备第二电极。
[0069]
在本技术一些实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
[0070]
在一衬底基板上制备第二电极；
[0071]
采用所述混合分散液在所述第二电极上制备所述电子传输层；
[0072]
在所述电子传输层上制备钙钛矿发光层；
[0073]
在所述钙钛矿发光层上制备空穴功能层；
[0074]
在所述空穴功能层上制备第一电极。
[0075]
在本技术一些实施例中，在所述电子传输层与所述第二电极之间制备电子注入层。所述电子注入层的材料选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、碱金属碳酸化物、碱土金属碳酸化合物、碱金属氟化物、碱土金属氟化物、碱土金属氢氧化物和碱金属氢氧化物中的一种或多种。
[0076]
进一步地，所述钙钛矿发光层的材料包括mapbx3或cspbx3，其中x独立地选自氯(cl)、溴(br)以及碘(i)。
[0077]
进一步地，所述第二电极的材料可以采用透明导电氧化物。所述空穴功能层包括空穴注入层和/或空穴传输层。所述有机溶剂可以采用二氯苯。
[0078]
例如，在本技术一实施例中，所述钙钛矿发光二极管器件的制备方法，包括如下步骤：
[0079]
步骤一、将富勒烯衍生物(pcbm)与吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)粉末共混后加入二氯苯有机溶剂，通过超声以及搅拌的方式充分分散溶质，配置打印墨水。
[0080]
步骤二、在透明电极基板上通过喷墨打印制备一层空穴注入层(hil)；
[0081]
步骤三、在空穴注入层上通过喷墨打印制备一层空穴传输层(htl)；
[0082]
步骤四、在空穴传输层上通过喷墨打印制备一层钙钛矿发光层；
[0083]
步骤五、在钙钛矿发光层上通过喷墨打印制备一层含有pcbm与n-gdy的电子传输层(etl)；
[0084]
步骤六、在电子传输层上通过喷墨打印制备一层电子注入层(eil)；
[0085]
步骤七、在电子注入层上制备金属电极。
[0086]
本技术实施例中，向富勒烯衍生物(pcbm)中加入吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)可以有效钝化钙钛矿的缺陷；同时，吡啶掺杂石墨炔(n-gdy)也可以提高富勒烯衍生物(pcbm)在钙钛矿上的铺展性，减少钙钛矿器件的漏电流，以及提高钙钛矿器件的注入效率，从而获得更优的器件性能。
[0087]
本技术实施例还提供一种显示装置，包括所述的钙钛矿发光二极管器件。
[0088]
综上所述，本技术钙钛矿发光二极管器件中的电子传输层中，吡啶掺杂石墨炔具
有离域程度高，结构刚性等特点，其中路易斯酸基团对钙钛矿具有钝化作用。将吡啶掺杂石墨炔与富勒烯衍生物共混配制成电子传输层打印墨水，可以有效改善钙钛矿的界面性质，使发光更纯。本技术的钙钛矿发光二极管器件可以应用于钙钛矿显示器等相关产品。
[0089]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0090]
以上对本技术实施例所提供的一种钙钛矿发光二极管器件及其制备方法和显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。