钙钛矿发光二极管的性能优化研究

发布时间：2020-05-05 03:05

【摘要】：有机无机金属卤化物钙钛矿因具有发光特性优良、缺陷容忍度高、原材料丰富、成本低、可溶液加工等优异的特点,近年来得到了广泛的关注与研究。基于上述有机无机金属卤化物钙钛矿的发光二极管(即钙钛矿发光二极管)具有发光色纯度极高和发光颜色可调等优点,有望成为新一代低成本高清显示技术。但是其性能目前普遍较低,本论文将从空穴传输层和钙钛矿发光层两个角度对钙钛矿发光二极管的性能进行了改善。(1)从钙钛矿发光二极管的空穴传输层角度出发,我们发现PEDOT:PSS和钙钛矿之间的能级差较大,存在较大的空穴注入势垒。基于此,我们将适量的PSS添加到PEDOT:PSS中,调节了PEDOT:PSS的能级,成功的将PEDOT:PSS的最高占据分子轨道(HOMO)能级从-5.08 eV提升到-5.29 eV,从而降低了空穴从PEDOT:PSS注入到钙钛矿发光层的势垒,促进了发光层中激子的复合,器件的最大亮度和电流效率分别达到1534 cd m-~2和0.69 cd A-~1,分别提升42%和38%。(2)从钙钛矿膜层的制备工艺出发,改善膜层质量。首先优化了一步法的旋涂条件,最优条件是以7000 rpm的转速旋转60 s,随后在80℃的热板上退火10 min。为进一步提高钙钛矿膜层质量,我们在一步法旋涂的基础上引入多次旋涂技术。该技术有效的提高了器件的覆盖率,减少了晶体尺寸,形成了薄且均匀致密的钙钛矿膜层。使用这种技术制备的钙钛矿发光二极管的最大亮度达到7872 cd m-~2,最大电流效率达到2.13 cd A-~1。(3)在钙钛矿前驱体溶液中加聚合物添加剂,改善钙钛矿膜层。首先使用高聚物PLA作为添加剂,由于PLA未能有效的改善钙钛矿膜层的覆盖率,实验结果不尽人意;之后选用粘性较大的高聚物PEO作为添加剂,制备了光滑致密的钙钛矿层,成功的提高了钙钛矿发光二极管的性能,其最大亮度和电流效率分别达到了6762 cd m-~2和7.6 cd A-~1。综上,我们使用改性空穴传输层和优化钙钛矿膜层的方法提高了钙钛矿发光二极管的性能。上述改性空穴传输层和多次旋涂的技术也可用于其它光电器件,如有机发光二极管和钙钛矿太阳能电池,以潜在的改善器件性能。
【图文】：

其结构如图 1.1 所示。不同于传统的氧化物对应物，A 是有A+或 Cs+，M 是拥有 6 个配位的二价卤素离子 I-、Cl-或 Br-。钙钛矿晶体dschmidt 容差因子 t 和八面体因子 μ定的，使用公式t = ( )/√2( ，其公式是μ = / 。根据相关研钛矿立方体，但是根据容忍因子，意味着在卤化物钙钛矿中，较大离子 2.20 ）限制了 A 的离子半径，使其有机小分子、或者无机阳离子 Cs+

其在可见光范围内多色发光的应用提供了可能性。化物钙钛矿具有有机半导体的特性，应用于发光二极管，概括为：阳极和阴极产生的空穴和电子经传输层的运。具体过程如下：管在正常工作时，（1）空穴/电子从阳极/阴极出发越过层，这个过程即是空穴和电子注入过程。（2）空穴/电形式被传输到钙钛矿发光层的界面处，这个过程称为载的表面势垒进入到钙钛矿层中并通过库仑相互作用形成4）由于激发态状态的不稳定性，激发态又会重新回到基放，，这个过程即是激子复合发光的过程[14]。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN312.8

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本文编号：2649434