倒置型钙钛矿发光二极管性能提升的研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kelly1105
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近几年,铅卤钙钛矿(Lead Halide Perovskites)材料凭借着发光波段易调、发射光谱半峰宽窄以及荧光量子产率高等诸多优异的光电特性在发光二极管(light-emitting diode,LED)、光探测器(photodetector)、太阳能电池(solar cell,SC)等光电领域都吸引了广泛的关注与研究,但与此同时,铅卤钙钛矿中铅元素对于人体的毒性与环境的污染问题也不容忽视。在发光二极管倒置型结构中,由于器件衬底阴极可以直接与主动矩阵式驱动电路中n型薄膜晶体管的漏极直接相连,所以有利于降低器件的工作电压降低功耗提升器件稳定性。本文主要对钙钛矿材料的合成以及相应倒置型发光二极管器件性能提升两方面做了研究,主要内容包括:1.利用较为简便易行且无需惰性气体保护在室温下进行的配体辅助再沉淀法合成制备了铅基卤化物钙钛矿纳米晶CsPbBr3,选择通过清洗的方式控制CsPbBr3纳米晶表面配体并选用乙酸乙酯作为清洗剂。通过对不同清洗次数后的产物表征分析,最终选择了晶粒形貌均匀且为纳米晶尺度(平均晶粒大小为7.5±1.8 nm)的一次清洗后产物进行相关正型以及倒置型器件的设计与制备。其中,对于倒置型结构器件载流子注入不平衡问题进行了改进,引入了具有强吸电子能力以及超低LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)的HAT-CN(1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylene-hexacarbonitril)组成双空穴注入层HAT-CN/MoO3提升空穴注入,最终经厚度优化的双空穴注入层器件相较于单空穴注入层器件最大电流效率与最大功率效率分别提升了50%和80%。2.利用一锅法与热注入法两种方法合成了无铅锡基钙钛矿材料(OAm)2SnBr4。在(OAm)2SnBr4的XRD表征图谱中只有晶面指数为(00l)的显示出衍射,结合透射电镜与扫描电镜图像表明材料呈现二维周期性排列;在一些光学特征如荧光发射光谱、吸收光谱等两种产物呈现出较小的差别;但产物薄膜的荧光量子产率差别较大,分别为24%(热注入法)以及11%(一锅法);在微观形貌上,热注入法合成的产物分散性更好不容易团聚,整体上呈现明显的二维盘状形貌,相比之下,一锅法产物微观形貌均匀性较差,材料团聚形成了突起。最后成功利用热注入法合成的产物制备了(OAm)2SnBr4 LED器件并测试了其电致发光光谱。
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