【摘 要】
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在如今的高度信息化的社会中,人们开始广泛的从各种电子显示屏获取各种各样的信息,显示的发展极大的促进了社会的进步与人类的发展。目前显示设备不断向着高显色、柔性、低成本的方向发展。而金属卤化物钙钛矿作为发光材料具有优异的光电特性,例如较窄的半峰宽(FWHM)发射时<35 nm,较宽的颜色调谐能力,能在400–1000 nm波长范围内进行调节,以及较高的荧光量子效率(PLQY),以及与有机发射体相比具有
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在如今的高度信息化的社会中,人们开始广泛的从各种电子显示屏获取各种各样的信息,显示的发展极大的促进了社会的进步与人类的发展。目前显示设备不断向着高显色、柔性、低成本的方向发展。而金属卤化物钙钛矿作为发光材料具有优异的光电特性,例如较窄的半峰宽(FWHM)发射时<35 nm,较宽的颜色调谐能力,能在400–1000 nm波长范围内进行调节,以及较高的荧光量子效率(PLQY),以及与有机发射体相比具有低成本效益的制备方法以及溶液的可加工性,使其有望成为未来在照明,信号显示等方面具有广泛的应用潜力。全无机钙钛矿CsPbX3(X=Cl、Br、I)由于具有更好的光电特性与热稳定而在发光二极管领域受到广泛关注,但是目前全无机钙钛矿材料作为发光材料在制备钙钛矿发光薄膜中存在薄膜的形貌差,且钙钛矿薄膜存在许多缺陷态,严重影响激子的复合,只有解决薄膜形貌与缺陷问题才能提高钙钛矿发光二极管器件(Pe LED)的性能。本文选择全无机金属卤化物钙钛矿(CsPbBr3)作为研究对象,研究了添加剂对钙钛矿薄膜的形貌与钙钛矿发光器件性能的影响,主要结论如下:(1)探究了羧甲基纤维素钠添加剂对CsPbBr3材料的LED器件性能影响。通过研究发现羧甲基纤维素钠添加剂引入到钙钛矿层中改变了钙钛矿层的结晶性,使得钙钛矿层的结晶性变强,减小了钙钛矿的晶体尺寸,且钙钛矿薄膜覆盖率提升明显,且薄膜的平均粗糙降低了,薄膜变得更加平整。通过相关的测试表征可以知道当羧甲基纤维素钠添加剂的浓度为6.5 mg/ml的时候薄膜的质量最好。另一方面,羧甲基纤维素钠的羧酸根离子钝化了CsPbBr3的缺陷,减小了非辐射复合,增强了钙钛矿的荧光寿命,使的钙钛矿荧光增强。通过该薄膜构建的钙钛矿发光器件,在添加剂的掺杂量为6.5 mg/ml的时候,器件的最大发光强度为6730cd/m2,相对于基础器件亮度提升了三倍,且器件的最大电流效率为1.3 cd/A,器件的性能得到了提升。(2)针对传统的有机导电聚合物PEDOT:PSS作为传输层的不稳定性和高昂的价格,使用金属氧化物Ni O来作为空穴传输层,并探索了合成氧化镍温度对氧化镍薄膜影响,当氧化镍薄膜的退火温度在475℃的氧化镍的结晶性最好,且通过AFM测量可以知道此时薄膜的平均粗糙度为3.1 nm,而退火温度为275℃的薄膜结晶性和粗糙度最差,但是较高的退火温度使的ITO的电阻增大,且温度升高使得氧化镍对绿光的透过率降低,不利于器件的发光性能。通过全溶液法构建了全无机钙钛矿发光器件,该器件在氧化镍退火温度为275℃的时候器件的性能最佳,根据测量的结果显示相比于PEDOT:PSS作为空穴传输层的器件,有着更好的器件稳定性,器件寿命T50为13 min左右,主要是由于氧化镍更能耐器件的产生的焦耳热,而且能作为阻挡层,阻挡氧气与水分对钙钛矿层的影响。(3)通过在钙钛矿薄膜中添加2-氨基-2-(4-溴苯基)乙酸添加剂,并利用氯苯对钙钛矿薄膜进行反溶剂处理,制备了CsPbBr3薄膜,并通过电镜与XRD证明了2-氨基-2-(4-溴苯基)乙酸与反溶剂的处理,使得钙钛矿结晶性增强了,在添加量为20%的时候,CsPbBr3薄膜没有针孔的存在,平整度高,并从荧光强度与荧光寿命证明了添加剂能明显提升钙钛矿薄膜的荧光强度与荧光寿命,其中钙钛矿的缺陷被钝化,使得激子寿命提高了,从而使钙钛矿薄膜的荧光寿命从10.83 ns提高到37.42 ns,且XPS测试也证明了缺陷的减少,根据优化的薄膜制备的钙钛矿发光器件相对于基础器件,器件在发光亮度与效率方面有了显著的性能提升。
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