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摘 要

氧化锌因其电学性能优异、成本低廉、制备方法简单等优点，作为电子输运层被广泛应用于光电器件。ZnO纳米由于表面羟基的缩聚形成聚集的倾向和热力学性质不稳定，导致在电子传输层和发光层间形成不利的界面，导致器件性能和性能均匀性较差。本论文将氧化锌作为电子传输层应用于钙钛矿近红外发光二极管器件的制备，通过对氧化锌纳米粒子合成方法的调控、表面官能团修饰，研究了其作为电子传输层进行界面调控对钙钛矿近红外发光二极管器件性能的影响。实验结果表明，基于无配体修饰和乙醇胺修饰的氧化锌电子传输层，制备的钙钛矿电致发光器件外量子效率分别是5.4%和7.1%。而基于3-氨丙基三乙氧基硅烷修饰的新型氧化锌电子传输层，可获得外量子效率达11.1%的钙钛矿发光器件。

关键词：氧化锌；钙钛矿；电子传输层；界面调控；电致发光器件

Interface Regulation of Perovskite Light Emitting Devices Based on Zinc Oxide Electron Transport Layer

Abstract

Zinc oxide is widely used as an electronic transport layer in optoelectronic devices because of its excellent electrical properties, low cost and simple preparation method. Because of the aggregation tendency of surface hydroxyl groups and the unstable thermodynamic properties, ZnO nanoparticles form unfavorable interfaces between the electron transport layer and the luminescent layer, resulting in poor uniformity of device performance and performance. In this paper, zinc oxide is used as an electron transport layer in the preparation of perovskite near infrared light emitting diode devices. The effect of zinc oxide nanoparticles as an electron transport layer on the performance of perovskite near infrared light emitting diode devices is studied by adjusting the synthesis methods and modifying the surface functional groups. The experimental results show that the external quantum efficiencies of perovskite electroluminescent devices based on ligand-free and ethanolamine-modified zinc oxide electron transport layers are 5.4% and 7.1%, respectively. Perovskite light emitting devices with an external quantum efficiency of 11.1% can be obtained by using a novel zinc oxide electron transport layer modified by 3-aminopropyltriethoxysilane.

Key Words: perovskite;Zinc oxide；electronic transport layer ; electroluminescent device

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 文献综述 1

1.1钙钛矿材料 1

1.2钙钛矿发光器件 2

1.2.1钙钛矿太阳能电池的研究进展 2

1.2.2 钙钛矿电致发光器件的研究进展 2

1.2.3氧化锌电子传输层的优点与缺点 3

1.2.4电子传输层的界面调控 4

1.3性能测试 6

1.3.1 钙钛矿薄膜的表征手段 6

1.3.2发光二极管的性能表征 7

1.4研究思路 8

第二章 实验部分 8

2.1器件制备 8

2.1.1实验器材 8

2.1.2实验内容 9

2.2薄膜表征 10

第三部分 氧化锌表界面调控对钙钛矿LED性能的影响 12

3.1 不同反应时间对ZnO纳米合成的影响 12

3.2不同表面修饰配体对基于ZnO器件的影响 14

3.3 不同反应途径对ZnO纳米合成的影响 17

第四章 结论与展望 21

4.1结论 21

4.2展望 21

参考文献 22

致谢 25

第一章 文献综述

1.1钙钛矿材料

钙钛矿材料的晶体结构与钛酸钙(CaTiO₃)相类似,1839年由Gustav Roso发现,俄罗斯矿物质学家L.A.Perovski命名为Perovskite^[1]。钙钛矿材料结构式一般为ABX₃^[2],A位：Cs 、CH₃NH₃ 、CH(NH₂)² 等有机阳离子,B位：Pb² 、Sn² 等二价金属阳离子，X位：Cl^-1、Br^-1、I^-1等卤素阴离子。特殊的晶体结构，让它具备了很多独特的理化性质，比如吸光性，电催化性等等，在化学和物理领域有不小的应用。钙钛矿原材料丰富廉价，广泛存在于地球上^[3]。钙钛矿大家族中数百种物质大多数是人工合成的，从导体，半导体，到绝缘体，范围广泛^[4]。

图1 钙钛矿晶体结构示意图

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