一种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法与流程

本发明涉及发光器件生产，特别涉及一种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法。

背景技术：

1、低成本、可溶液加工的金属卤化物钙钛矿材料由于其高的光电转换效率、可调的带隙、长的载流子寿命和高的光致发光量子产率等优异的性能而备受瞩目。过去几十年里，基于金属卤化物钙钛矿的光电器件如钙钛矿太阳能电池、发光二极管、探测器、薄膜晶体管等均得到了快速发展。其中，在照明领域，针对发光二极管的研究取得重大突破。蓝光和近红外光钙钛矿发光二极管的外量子效率均达到20%以上，红光和绿光钙钛矿发光二极管的外量子效率甚至突破30%。然而，这些重大突破大多集中于铅基钙钛矿材料。众所周知，铅本身固有的毒性会严重破坏生态环境，从而危及人类健康，这也使得其走向产业化受到限制。因此有必要开发一种环境友好、高效的钙钛矿发光二极管来替代有毒的铅基钙钛矿发光二极管。

2、研究人员开始尝试各种策略来替代有毒的铅元素，与此同时，与铅同主族，毒性低的二价锡离子因具有与二价铅离子相似的电子构型，相近的离子半径被认为是铅离子的良好替代品。与铅基钙钛矿相比，锡基钙钛矿具有窄的带隙和更高的电荷迁移率，且其降解产物sno2对环境是友好的，不会造成环境污染，成为研究热点。关于锡基钙钛矿发光二极管的研究也不断取得突破，吉林大学王宁教授团队首次将有机无机杂化锡基钙钛矿发光二极管的效率提高到20.29%，然而全无机锡基钙钛矿发光二极管的效率目前报道的最高仅有6.60%，效率仍比较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，所述二极管包括阳极（阳极导电衬底ito基片）、改性的空穴传输层、改性的钙钛矿发光层（钙钛矿溶液制成）、后处理层、电子传输层、电子注入层和阴极；添加剂为4-氟苯乙胺三氟醋酸盐（p-f-peatfa），钙钛矿溶液（改性钙钛矿前驱体溶液）的材料为csi、sni2、锡粉和sncl2，所述后处理试剂为2，7-双(二苯基氧膦基)-9，9'-螺二芴（sppo13），所述二极管的制备方法包括以下步骤：

4、步骤s1.将csi、sni2、sncl2、按照1:1:0.1的比例溶解在dmso溶剂中，比例以sn2+的浓度为100%作为基准，再加入10%的锡粉，再加入添加剂p-f-peatfa形成改性钙钛矿溶液；

5、步骤s2.将聚苯乙烯磺酸钠（聚苯乙烯磺酸钠）的水溶液，与pedot:pss的体积比为1.2:1的溶液混合，形成改性空穴传输层溶液；

6、步骤s3.将sppo13溶于氯苯溶剂，形成后处理溶剂；

7、步骤s4.采用玻璃清洗液、去离子水、无水乙醇清洗导电衬底ito基片；

8、步骤s5.将清洗干净的导电衬底ito基片用氮气吹干后，置于等离子体清洗机内处理5分钟；

9、步骤s6.将改性空穴传输层溶液旋涂于处理好的导电衬底ito基片上，在热台上加热退火；

10、步骤s7.将改性钙钛矿溶液旋涂于步骤s6的空穴传输层上，热退火，制备钙钛矿薄膜；

11、步骤s8.将后处理溶剂旋涂于步骤s7的冷却后的钙钛矿薄膜上；

12、步骤s9.将高真空蒸镀设备的真空值抽到5×104pa以下后，依次将电子传输层b3pympm（45nm）、电子注入层lif（2nm）和电极al（120nm）蒸镀到步骤s8后处理后的钙钛矿薄膜上，得到全无机锡基钙钛矿发光二极管。

13、进一步的，在所述步骤s1中sn2+的浓度为0.25mol/l。

14、进一步的，在所述步骤s1中dmso溶剂的体积为1ml，加入锡粉的质量为5mg。

15、进一步的，在所述步骤s1中添加剂p-f-peatfa的浓度为3mg/ml。

16、进一步的，在所述步骤s1中改性钙钛矿溶液需要在25℃常温下搅拌超过9小时。

17、进一步的，在所述步骤s2中聚苯乙烯磺酸钠的水溶液浓度为50mg/ml。

18、进一步的，在所述步骤s3中的所述后处理溶剂浓度为4mg/ml。

19、进一步的，在所述步骤s6中的空穴传输层溶液在空穴传输层中的旋涂条件为以4000rpm的速度旋转40s，退火温度为150℃，退火时间为15min。

20、进一步的，在所述步骤s7中的改性钙钛矿溶液在空穴传输层上的旋涂条件为以4000rpm的速度旋转60s，在第38s时滴加反溶剂氯苯500μl，60s后拿到热台上进行热退火，退火温度为110℃，退火时间为10min。

21、进一步的，在所述步骤s8中的后处理溶剂的旋涂条件为8000rpm/30s。

22、本发明的有益效果是：

23、（1）利用高效简单的方法，通过将有机醋酸盐小分子添加剂引入到钙钛矿前驱体溶液中，有效的提高了钙钛矿发光二极管的外量子效率，达到8.50%；

24、（2）为提高全无机锡基钙钛矿发光二极管的性能提供了简单、高效的可行方案。

技术特征：

1.一种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，所述二极管的制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中sn2+的浓度为0.25mol/l。

3.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中dmso溶剂的体积为1ml，加入锡粉的质量为5mg。

4.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中添加剂p-f-peatfa的浓度为3mg/ml。

5.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1制备的改性钙钛矿溶液需要在25℃常温下搅拌超过9小时。

6.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中聚苯乙烯磺酸钠的水溶液浓度为50mg/ml。

7.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s3中的后处理溶剂浓度为4mg/ml。

8.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s6中的所述空穴传输层溶液在空穴传输层中的旋涂条件为以4000rpm的速度旋转40s，退火温度为150℃，退火时间为15min。

9.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s7中改性钙钛矿溶液的旋涂条件为以4000rpm的速度旋转60s，在第38s时滴加反溶剂氯苯500μl，60s后拿到热台上进行热退火，退火温度为110℃，退火时间为10min。

10.根据权利要求1所述的种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，其特征在于，在所述步骤s8中的后处理溶剂的旋涂条件为8000rpm/30s。

技术总结
本发明公开了一种高效全无机锡基钙钛矿发光二极管的制备方法，涉及发光器件生产技术领域。二极管包括、改性的空穴传输层、改性的钙钛矿发光层、后处理层、电子传输层、电子注入层和阴极电极。钙钛矿发光层采用引入有机醋酸盐小分子P‑F‑PEATFA作为添加剂的CsSnI3钙钛矿前驱体溶液制备而成，利用高效简单的方法，通过将有机醋酸盐小分子添加剂引入到钙钛矿前驱体溶液中，有效的提高了钙钛矿发光二极管的外量子效率，达到8.50%；为提高全无机锡基钙钛矿发光二极管的性能提供了简单、高效的可行方案。

技术研发人员：林克斌,李秀玲
受保护的技术使用者：天府绛溪实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5