CN108807724B - 钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法，涉及电致发光器件技术领域。钙钛矿发光层的制备方法包括以下步骤：旋涂2‑5层浓度为(1‑3)×10^{‑ 6}mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。本发明缓解了现有技术在制备钙钛矿发光层时直接旋涂高浓度的钙钛矿分散液容易在成膜过程中发生量子点的团聚，影响其光电性能的技术问题。本发明通过旋涂2～5层低浓度(1‑3)×10^‑6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，可有效地避免量子点的过度团聚，从而可提高钙钛矿LED器件的光电转换性能，同时该方法操作非常简单、可重复性较好。

Description

钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备 方法

技术领域

本发明涉及电致发光器件技术领域，具体而言，涉及一种钙钛矿发光层的制备方法、应用和钙钛矿发光器件及其制备方法。

背景技术

当今的智能硬件产品大多都已经进入一个平稳发展的阶段，但是关于显示屏幕的技术却一直通过各种不同的方式在不断地进步。与LCD相比，OLED具有诸多优势，如主动发光、无视角问题，重量轻、厚度小，高亮度、高发光效率，发光材料丰富、易实现彩色显示，响应速度快，动态画面质量高，使用温度范围广，可实现弯曲柔韧显示，工艺简单、成本低以及抗震能力强等一系列的优点，因此它被称为未来的理想显示器。OLED的发展需求之一是寻找更为廉价、制备工艺简单且性能优异的发光材料。

近年来，有机-无机杂化钙钛矿(ABX₃，A代表有机铵阳离子或无机金属阳离子，如CH₃NH₃ ⁺、HC(NH₂)₂ ⁺及Cs⁺等，B代表二价金属离子，如Pb²⁺、Sn²⁺等，X代表卤素离子，如I^-、Cl^-、Br^-等)因其优异的光电子特性，逐渐成为新一代的明星半导体材料，引起研究者们的广泛关注。钙钛矿材料具有光吸收系数高(～105)、光吸收谱较宽(200～1000nm)、带隙可调节(1.5～2.2eV)、载流子扩散长度长(100～1000nm)、载流子的迁移率高(12.5～66cm²/V·s)和激子结合能较低(50～76m eV)等诸多优点；此外，这类材料还制备工艺简单、价格较为低廉等优势。这些优点决定其可广泛应用于太阳能电池、发光二极管、光电探测器及激光器等领域，钙钛矿材料所具备的可发射宽光谱及其光色可调的特性，决定其逐渐成为OLED领域的最有潜力的发光材料之一。

2014年，Tan等利用低温溶液法制备了FTO/TiO₂/CH₃NH₃PbI_3－xCl_x/F8/Au型的钙钛矿器件，不仅克服了需要液氮、高压等问题，更获得了高亮度的近红外钙钛矿OLED器件；紧接着，研究者们通过使用不同的电子或空穴传输层来优化钙钛矿LED器件的结构，使得器件的外量子效率(EQE)提高到了0.5％左右；随后研究者们对钙钛矿发光层进行了调控，报道了一系列基于纳米钙钛矿材料的LED器件，Zhang等人通过配体辅助再沉积的方法制备了钙钛矿量子点，实现了在405～730nm可见光范围内的光致发光，并证明了小尺寸的钙钛矿量子点具有较高的荧光量子效率；最近，王建浦等人采用溶液加工方法将无机LED中用于提高器件发光效率的量子阱结构引入到钙钛矿LED中，开发了具有多量子阱结构的钙钛矿发光材料，利用这种维度可调的多量子阱钙钛矿材料，制备的OLED器件外量子效率达到12％以上。此外，通过对钙钛矿的组成(包括有机基团、卤素原子比例等)以及形貌(不同温度、溶剂处理)等进行调控，可以获得不同带隙的材料，以此实现钙钛矿材料从近红外光到可见光范围内的多色发光。

现有技术在制备钙钛矿发光层时是旋涂钙钛矿量子点分散液获得，但是直接旋涂高浓度的钙钛矿分散液容易在成膜过程中发生量子点的团聚现象，影响其光电性能，为了避免团聚，通常需要对量子点进行较为复杂的化学处理过程，操作较为繁琐。

因此，所期望的是提供一种钙钛矿发光层的制备方法，其能够解决上述问题中的至少一个。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种钙钛矿发光层的制备方法，主要通过旋涂2-5层低浓度(1-3)×10^-6M的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，低浓度可以有效地避免量子点的团聚，旋涂多层(2-5层)钙钛矿可提高发光层中载流子复合浓度，从而可提高钙钛矿器件的光电转换性能。

本发明的目的之二在于提供一种上述钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。

本发明的目的之三在于提供一种钙钛矿发光器件，包括上述钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层，具有与上述钙钛矿发光层相同的优势，钙钛矿发光器件光电转换性能好。

本发明的目的之四在于提供一种上述钙钛矿发光器件的制备方法，便于操作。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种钙钛矿发光层的制备方法，包括以下步骤：

旋涂2-5层浓度为(1-3)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。

优选地，在本发明技术方案的基础上，所述CsPbX₃钙钛矿量子点分散液的浓度为(1-2)×10^-6mol/L，优选为1×10^-6mol/L；旋涂层数为3-5层，优选为4层。

优选地，在本发明技术方案的基础上，每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。

优选地，在本发明技术方案的基础上，CsPbX₃中的X为I、Cl或Br中任意一种或任意两种的组合；

优选地，所述CsPbX₃钙钛矿量子点分散液采用的溶剂为正辛烷或四氢呋喃。

第二方面，提供了一种上述钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。

第三方面，提供了一种钙钛矿发光器件，包括上述钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层。

优选地，在本发明技术方案的基础上，发光器件为发光二极管；

优选地，钙钛矿发光二极管包括基片、依次沉积在基片表面的空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料；

优选地，所述基片为ITO基片；

优选地，所述空穴传输层的空穴传输材料包括聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类或丁二烯类中的一种或至少两种的组合，优选为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)；

优选地，所述电子传输层的电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉或氧化锌中的一种或至少两种的组合，优选为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯；

优选地，所述电极材料为LiF/Al或Ag中的任意一种。

第四方面，提供了一种钙钛矿发光器件的制备方法，发光器件为发光二极管，钙钛矿发光二极管的制备方法包括以下步骤：

在基片上依次制备空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

优选地，在本发明技术方案的基础上，上述钙钛矿发光器件的制备方法包括以下步骤：

(a)对基片进行清洗；

(b)在清洗后的基片上旋涂空穴传输层溶液，并进行热处理，得到空穴传输层；

(c)在步骤(b)得到的空穴传输层上旋涂2-5层浓度为(1-3)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层；

(d)在步骤(c)得到的钙钛矿发光层上沉积电子传输层，再沉积电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

优选地，在本发明技术方案的基础上，步骤(a)中清洗条件包括：依次用水、酮类和醇类溶剂超声清洗10-20min，干燥后用等离子体处理5-10min；

优选地，步骤(b)中旋涂厚度为30-60nm，进一步优选地，旋涂转速为2000-4000rpm，旋涂时间为30-50s；优选地，热处理温度为100-140℃，退火时间为10-30min；

优选地，步骤(c)中每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s；

优选地，步骤(d)沉积电子传输层和沉积电极材料方式均独立地采用热蒸发法或磁控溅射法，进一步优选热蒸发法；

优选地，电子传输层的蒸镀速率为

蒸镀厚度为30-50nm；

优选地，电极材料的蒸镀速率为

蒸镀厚度为1-100nm。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供的钙钛矿发光层的制备方法主要通过旋涂2-5层低浓度(1-3)×10^-6M的CsPbX₃(X代表I、Cl或Br等)钙钛矿量子点分散液，低浓度可以有效地避免量子点的团聚，旋涂多层(2-5层)钙钛矿可提高发光层中载流子复合浓度，从而可提高钙钛矿器件的光电转换性能。

(2)本发明的方式操作非常简单，同时可重复性较好，避免了复杂的化学处理量子点的过程，仅通过多次旋涂低浓度钙钛矿量子点发光层的方法便可有效地提高钙钛矿器件的光电转换性能。

(3)采用本发明钙钛矿发光层的制备方法制备的钙钛矿发光层制作的多层低浓度钙钛矿量子点LED经过光电转换性能测试结果发现，钙钛矿量子点LED器件的外量子转换效率随着发光层数的递增呈现先增加后下降的趋势，当旋涂层数为4层时，器件的性能最优，最大转换效率可达到1.5％以上，相比较于单层钙钛矿量子点LED，性能提高了3倍。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的钙钛矿LED器件结构示意图；

图2为实施例1钙钛矿LED器件的外量子效率曲线，其中照片是器件达到最大亮度时的发光照片。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

根据本发明的第一个方面，提供了一种钙钛矿发光层的制备方法，包括以下步骤：旋涂2-5层浓度为(1-3)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层。

CsPbX₃钙钛矿量子点(Perovskite QDs)中的X典型但非限制性的例如为I、Cl或Br。

CsPbX₃钙钛矿量子点分散液是将CsPbX₃钙钛矿量子点分散于溶剂中得到的，溶剂包括但不限于正辛烷或四氢呋喃等。

传统旋涂钙钛矿量子点分散液得到钙钛矿发光层时是直接旋涂高浓度(浓度一般大于10^-6M)的钙钛矿分散液，但是容易在成膜过程中发生量子点的团聚现象，影响其光电性能，为了避免团聚，通常需要对量子点进行较为复杂的化学处理过程。

本发明通过旋涂2-5层浓度为(1-3)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液能够有效改善这一问题。

CsPbX₃钙钛矿量子点分散液的浓度为(1-3)×10^-6mol/L，例如为1×10^-6mol/L、2×10^-6mol/L或3×10^-6mol/L，旋涂层数为2-5层，例如为2层、3层、4层或5层。

通过旋涂低浓度(1-3)×10^-6M的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液可有效地避免量子点的团聚，通过旋涂多层(2-5层)钙钛矿量子点分散液可提高发光层中载流子复合浓度，通过本发明方法制备钙钛矿发光层可有效提高钙钛矿器件的光电转换性能。此外，该方法避免了复杂的化学处理量子点的过程，仅通过多次旋涂低浓度钙钛矿量子点发光层的方法便可有效地提高钙钛矿器件的光电转换性能，方法非常简单，同时可重复性较好。

在一种优选的实施方式中，CsPbX₃钙钛矿量子点分散液的浓度为(1-2)×10^-6mol/L，优选为1×10^-6mol/L；旋涂层数为3-5层，优选为4层。

通过进一步优选钙钛矿量子点分散液浓度以及旋涂层数，能够获得光电转换性能优秀的钙钛矿器件。

对旋涂的条件不进行限定，可采用常规的旋涂方式进行；优选地，每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。

每层旋涂的旋涂转速例如为2000rpm、3000rpm或4000rpm；每层旋涂的旋涂时间例如为30s、40s或50s。

通过控制旋涂转速和时间，能够进一步防止量子点的团聚。

根据本发明的第二个方面，提供了一种上述钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。

发光器件典型但非限制性的例如为极射线管(CRT)、真空荧光管(VFD)、辉光放电管(GDD)、液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、发光二极管(LED)、场致发射显示器(FED)、电致发光显示器(ECD)、电致变色显示器(ECD)、激光显示器(LPD)、电泳显示器(EPD)、铁陶瓷显示器(PLZT)等，优选应用于钙钛矿LED器件中。

由于采用上述方法能有效防止量子点团聚，制得的钙钛矿发光层发光性能好，因此应用于制备钙钛矿发光器件中能显著提高钙钛矿器件的光电转换性能。

根据本发明的第三个方面，提供了一种钙钛矿发光器件，包括上述钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层。

钙钛矿发光器件具有与上述钙钛矿发光层相同的优势，钙钛矿发光器件光电转换性能好。

发光器件典型但非限制性的例如为CRT、VFD、GDD、LCD、PDP、LED、FED、ECD、ECD、LPD、EPD或PLZT等。

优选地，发光器件为发光二极管。

优选地，一种典型的钙钛矿发光二极管，包括基片、依次沉积在基片表面的空穴传输层、上述的钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料。

基片典型但非限制性的例如为ITO基片。

空穴传输层是由空穴传输材料构成的层体结构，空穴传输材料是一类当有载流子(电子或空穴)注入时，在电场作用下可以实现载流子的定向有序的可控迁移从而达到传输电荷的半导体材料。空穴传输材料典型但非限制性的例如为聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类或丁二烯类等，优选为聚乙撑二氧噻吩-聚(苯乙烯磺酸盐)(简称PEDOT：PSS)。

此处“上述的钙钛矿发光层”指的是采用本发明第一方面的钙钛矿发光层的制备方法得到的钙钛矿发光层，与上述描述相同。

电子传输层是由电子传输材料构成的层体结构，用于传输电子，电子传输材料典型但非限制性的例如为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(简称TPBI)、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉(简称Bphen)或氧化锌等。

对电极材料不作限定，可采用本领域常规的电极材料，典型但非限制性的例如为LiF/Al或Ag中的任意一种。

该典型结构的钙钛矿发光二极管光电转换性能好，相比传统的高浓度钙钛矿量子点分散液旋涂制备发光层的方式光电转换性能更好。

根据本发明的第四个方面，提供了上述结构的钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

在基片上依次制备空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

优选地，上述结构的钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(a)对基片进行清洗；

(b)在清洗后的基片上旋涂空穴传输层溶液，并进行热处理，得到空穴传输层；

(c)在步骤(b)得到的空穴传输层上旋涂2-5层浓度为(1-3)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层；

(d)在步骤(c)得到的钙钛矿发光层上沉积电子传输层，再沉积电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

对于基片、空穴传输层、钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料的描述与上述本发明第三方面中的相应描述一致。

优选地，步骤(a)中清洗条件包括：依次用水、酮类和醇类溶剂超声清洗10-20min，干燥后用等离子体处理5-10min。

水优选去离子水，酮类优选丙酮，醇类优选异丙醇。

超声清洗时间包括但不限于10min、15min或20min。

干燥优选用氮气吹干，等离子体处理时间例如为5min、8min或10min。

优选地，步骤(b)中旋涂厚度为30-60nm，例如30nm、40nm、50nm或60nm。

优选地，旋涂转速为2000-4000rpm，例如为2000rpm、3000rpm或4000rpm；旋涂时间为30-50s，例如为30s、40s或50s；

优选地，热处理温度为100-140℃，例如为100℃、110℃、120℃、130℃或140℃；退火时间为10-30min，例如为10min、20min或30min。

优选地，步骤(c)中每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。

优选地，步骤(d)沉积电子传输层和沉积电极材料方式均独立地采用热蒸发法或磁控溅射法，进一步优选热蒸发法；

优选地，电子传输层的蒸镀速率为

例如

或

蒸镀厚度为30-50nm，例如30nm、40nm或50nm。

优选地，电极材料的蒸镀速率为

例如

或

蒸镀厚度为1-100nm，例如1nm、2nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm或100nm。

在一种优选的实施方式中，典型的上述结构的钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(a)ITO基片清洗：将ITO基片分别在去离子水、丙酮以及异丙醇中各超声清洗10-20min，最后用氮气吹干并在用Plasma处理5-10min；

(b)空穴传输层制备：将空穴传输层溶液经水系滤头过滤，在2000-4000rpm条件下旋涂30-50s后得到，然后在100-140℃条件下退火10-30min，最后转移至氮气氛手套箱中；

(c)钙钛矿发光层制备：先将CsPbX₃钙钛矿量子点分散在四氢呋喃溶液中后将分散液静置24小时以上，取上清液旋涂制膜，上清液浓度为(1-3)×10^-6mol/L，旋涂2-5层，通过一层一层旋涂叠加得到，每层旋涂的条件一致，即旋涂转速2000-4000rpm，旋涂时间30-50s；

(d)在步骤(c)得到的钙钛矿发光层上通过真空蒸镀沉积电子传输层，再沉积电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅是用于更详细地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。本发明涉及的各原料均可通过商购获取。

实施例1

一种钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)ITO基片清洗：将ITO基片分别在去离子水、丙酮以及异丙醇中各超声清洗15分钟，最后用氮气吹干并在用Plasma处理8分钟；

(2)空穴传输层制备：PEDOT:PSS溶液经0.22μm水系滤头过滤，在3000rpm条件下旋涂40s后得到，然后在130℃条件下退火20min，最后转移至氮气氛手套箱中；

(3)钙钛矿发光层制备：先将CsPbBr₃钙钛矿量子点分散在四氢呋喃溶液中，将分散液静置24小时以上，取上清液(上清液量子点浓度为1×10^-6M)旋涂制膜，旋涂层数为4层，通过一层一层旋涂叠加得到，每层旋涂的条件一致，即旋涂转速3000rpm、旋涂时间40s；

(4)电子传输层制备：通过真空蒸镀沉积TPBI层，蒸镀速率为

蒸镀厚度为30nm；

(5)电极制备：通过真空蒸镀沉积LiF和Al电极，LiF的蒸镀速率为

蒸镀厚度为1nm，Al的蒸镀速率为

蒸镀厚度为100nm，得到的钙钛矿发光二极管结构如图1所示。

实施例2

一种钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)ITO基片清洗：将ITO基片分别在去离子水、丙酮以及异丙醇中各超声清洗10分钟，最后用氮气吹干并在用Plasma处理10分钟；

(2)空穴传输层制备：PEDOT:PSS溶液经0.22μm水系滤头过滤，在4000rpm条件下旋涂30s后得到，然后在100℃条件下退火30min，最后转移至氮气氛手套箱中；

(3)钙钛矿发光层制备：先将CsPbI₃钙钛矿量子点分散在四氢呋喃溶液中，将分散液静置24小时以上，取上清液(上清液量子点浓度为1×10^-6M)旋涂制膜，旋涂层数为4层，通过一层一层旋涂叠加得到，每层旋涂的条件一致，即旋涂转速4000rpm、旋涂时间30s；

(4)电子传输层制备：通过真空蒸镀沉积TPBI层，蒸镀速率为

蒸镀厚度为50nm；

(5)电极制备：通过真空蒸镀沉积LiF和Al电极，LiF的蒸镀速率为

蒸镀厚度为2nm，Al的蒸镀速率为

蒸镀厚度为75nm。

实施例3

一种钙钛矿发光二极管的制备方法，包括以下步骤：

(1)ITO基片清洗：将ITO基片分别在去离子水、丙酮以及异丙醇中各超声清洗20分钟，最后用氮气吹干并在用Plasma处理5分钟；

(2)空穴传输层制备：PEDOT:PSS溶液经0.22μm水系滤头过滤，在2000rpm条件下旋涂50s后得到，然后在140℃条件下退火15min，最后转移至氮气氛手套箱中；

(3)钙钛矿发光层制备：先将CsPbCl₃钙钛矿量子点分散在四氢呋喃溶液中，将分散液静置24小时以上，取上清液(上清液量子点浓度为1×10^-6M)旋涂制膜，旋涂层数为4层，通过一层一层旋涂叠加得到，每层旋涂的条件一致，即旋涂转速2000rpm、旋涂时间50s；

(4)电子传输层制备：通过真空蒸镀沉积TPBI层，蒸镀速率为

蒸镀厚度为40nm；

(5)电极制备：通过真空蒸镀沉积LiF和Al电极，LiF的蒸镀速率为

蒸镀厚度为3nm，Al的蒸镀速率为

蒸镀厚度为50nm。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)中的旋涂层数替换为2层，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)中的旋涂层数替换为3层，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)中的旋涂层数替换为5层，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

实施例7

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)中的CsPbBr₃替换为CsPbCl _xBr_3-x(x的取值范围为0～3)，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

实施例8

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)中的CsPbBr₃替换为CsPbI _xBr_3-x(x的取值范围为0～3)，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

实施例9

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(4)中的TPBI替换为Bphen，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

实施例10

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(4)中的TPBI替换为ZnO，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

对比例1

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)中的旋涂层数替换为1层，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

对比例2

本实施例与实施例1的区别在于，将步骤(3)替换为将CsPbBr₃钙钛矿量子点分散在四氢呋喃溶液中，分散液浓度为1.27×10^-4M，旋涂制膜，旋涂转速3000rpm、旋涂时间40s，其他条件保持一致，制得钙钛矿发光二极管。

试验例

为了考察实施例和对比例得到的钙钛矿发光二极管的效果，进行如下试验：

使用积分球测试***对钙钛矿OLED的光电转换性能(电致发光光谱EL、电流-电压曲线、外量子效率EQE)进行测试，测试电压范围是0～10V，电流最高限制为20mA，电致发光光谱积分时间为8ms。

记录器件的最高外量子效率，结果如表1所示。

表1

实施例或对比例	最高外量子效率
		实施例1	1.5％
实施例2	1.3％
		实施例3	1.6％
实施例4	1.0％
		实施例5	1.2％
实施例6	1.3％
		实施例7	1.4％
实施例8	1.5％
		实施例9	1.5％
实施例10	1.4％
		对比例1	0.5％
对比例2	0.9％

图2为实施例1钙钛矿LED器件的外量子效率曲线，最高外量子效率为1.5％。

从表1和图2的结果可以看出，通过分散、静置低浓度的CsPbBr₃钙钛矿量子点分散液，然后通过层层叠加的方法旋涂得到多层的CsPbBr₃钙钛矿量子点发光层，并与单层的CsPbBr₃量子点器件(对比例1)作为对比，经过光电转换性能测试结果发现，CsPbBr₃钙钛矿量子点LED器件的外量子转换效率随着发光层数的递增呈现先增加后下降的趋势，当旋涂层数为4层时，器件的性能最优，最大转换效率可达到1.5％以上，而与对比例1单层的器件相比较，性能提高了3倍。随着层数(1-4层)的增加，基于CsPbBr₃钙钛矿LED器件的最高外量子效率可由最初的0.5％提高到1.5％。

实施例7和实施例8改变了量子点的种类，器件光电转换性能相差不大，实施例9和实施例10改变了电子传输层物质种类，对器件光电转换性能不造成明显影响。

对比例2与实施例1相比，在相同条件下采用高浓度分散液旋涂一次，结果发现，本发明方法相比传统的高浓度钙钛矿量子点分散液旋涂方式得到的器件的光电转换性能更好，这是由于避免了过度团聚，同时该方法避免了复杂的化学处理量子点的过程，仅通过多次旋涂低浓度钙钛矿量子点发光层的方法便可有效地提高钙钛矿器件的光电转换性能。

总结以上结果表明，通过旋涂多层钙钛矿量子点制备的得到的LED器件光电转换性能有着明显地提高，方法简单易操作且重复性较好。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (23)

1.一种钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

旋涂3-5层浓度为(1-2)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层；CsPbX₃中的X为I、Cl或Br中任意一种或任意两种的组合；

每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。

2.按照权利要求1所述的钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，所述CsPbX₃钙钛矿量子点分散液的浓度为1×10^-6mol/L；旋涂层数为4层。

3.按照权利要求1或2所述的钙钛矿发光层的制备方法，其特征在于，所述CsPbX₃钙钛矿量子点分散液采用的溶剂为正辛烷或四氢呋喃。

4.一种权利要求1-3任一项所述的钙钛矿发光层的制备方法在制备钙钛矿发光器件中的应用。

5.一种钙钛矿发光器件，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的钙钛矿发光层的制备方法制备得到的钙钛矿发光层。

6.按照权利要求5所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，发光器件为发光二极管。

7.按照权利要求5所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，钙钛矿发光二极管包括基片、依次沉积在基片表面的空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料。

8.按照权利要求7所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述基片为ITO基片。

9.按照权利要求7所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述空穴传输层的空穴传输材料包括聚对苯撑乙烯类、聚噻吩类、聚硅烷类、三苯甲烷类、三芳胺类、腙类、吡唑啉类、嚼唑类、咔唑类或丁二烯类中的一种或至少两种的组合。

10.按照权利要求7所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述电子传输层的电子传输材料包括1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯、4,7-二苯基-1,10-菲罗啉或氧化锌中的一种或至少两种的组合。

11.按照权利要求10所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述电子传输层的电子传输材料为1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯。

12.按照权利要求7所述的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述电极材料为LiF/Al或Ag中的任意一种。

13.一种权利要求6-12任一项所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，发光器件为发光二极管，钙钛矿发光二极管的制备方法包括以下步骤：

在基片上依次制备空穴传输层、所述钙钛矿发光层、电子传输层和电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

14.按照权利要求13所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)对基片进行清洗；

(b)在清洗后的基片上旋涂空穴传输层溶液，并进行热处理，得到空穴传输层；

(c)在步骤(b)得到的空穴传输层上旋涂3-5层浓度为(1-3)×10^-6mol/L的CsPbX₃钙钛矿量子点分散液，得到钙钛矿发光层；

(d)在步骤(c)得到的钙钛矿发光层上沉积电子传输层，再沉积电极材料，得到钙钛矿发光二极管。

15.按照权利要求14所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(a)中清洗条件包括：依次用水、酮类和醇类溶剂超声清洗10-20min，干燥后用等离子体处理5-10min。

16.按照权利要求14所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(b)中旋涂厚度为30-60nm。

17.按照权利要求16所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，旋涂转速为2000-4000rpm，旋涂时间为30-50s。

18.按照权利要求16所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，热处理温度为100-140℃，退火时间为10-30min。

19.按照权利要求14所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(c)中每层旋涂的旋涂转速均独立地为2000-4000rpm；每层旋涂的旋涂时间均独立地为30-50s。

20.按照权利要求14所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(d)沉积电子传输层和沉积电极材料方式均独立地采用热蒸发法或磁控溅射法。

21.按照权利要求20所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤(d)沉积电子传输层和沉积电极材料方式均独立地采用热蒸发法。

22.按照权利要求21所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，电子传输层的蒸镀速率为

蒸镀厚度为30-50nm。

23.按照权利要求22所述的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，电极材料的蒸镀速率为

蒸镀厚度为1-100nm。

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