一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法
专利汇可以提供一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种基于压电膜的 钙 钛 矿发光器件及其制备方法。该发光器件由上至下，依次包括 电极 （10）、空穴传输层（11）、压电膜（12）和ITO导电玻璃（13）；在整体发光器件的侧面设置有电源模 块 （14）；所述电源模块（14）分别与电极（10）和ITO导电玻璃（13）连接。该基于压电膜的 钙钛矿 发光器件的制备步骤包括：（1）ITO导电玻璃的清洗处理；（2）压电膜的制备；（3）压电膜的极化处理；（4）空穴传输层及电极的制备；（5）组装电源回路。本发明的发光器件直接实现了机械能和光能之间的转化，并且钙钛矿 量子点 发光性能优异， 显色指数 高，在指示灯、光电 传感器 、 压 力 传感器 等领域中具有重要的实际意义。，下面是一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，由上至下，依次包括电极（10）、空穴传输层（11）、压电膜（12）和ITO导电玻璃（13）；在整体发光器件的的侧面设置有电源模块（14）；所述电源模块（14）分别与电极（10）和ITO导电玻璃（13）连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，在电源模块（14）通电情况下，辅以外界压力作用，压电膜（12）利用压电效应产生电势差，补充电压，使器件发光，发光强度和外界压力呈正相关关系；所述电源模块（14）通电为1-4V的直流电源；
所述外界压力为100-500N；所述器件发光的发射光的半峰宽为20-40nm，波长范围为420-
660nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于， 所述电极（10）的厚度为50 100nm；所述电极（10）的材料包括铝、铜、钛或镍；所述空穴传输层（11）的~
厚度为50 150nm；所述空穴传输层（11）的材料包括PEDOT/PSS、NPB、PVK、TPBi、PolyTPD、~
TAPC、CuSCN和CuI中的一种以上；所述压电膜（12）的厚度为100-500nm；所述压电膜（12）具有压电效应，压电应变常数d33为25-45pC/N；所述压电膜（12）的材料包括钙钛矿量子点材料和压电材料；所述ITO导电玻璃（13）的厚度为100 500nm。
~
4.根据权利要求3所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，所述压电材料包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚氯乙烯中的一种以上；所述钙钛矿量子点材料的化学式为ABX3，其中：A为Cs、CH3NH3和NH2-CH=NH2中的一种以上；B为Pb和Sn中的一种以上；X为Cl、Br和I中的一种以上；所述X全为I时，制备的钙钛矿发光器件发射出主波长为630-660nm的红光；所述X全为Br时，器件发射出主波长为490-510nm的绿光；所述X全为Cl时，器件发射出主波长为420-440nm的蓝光；当X由Cl和Br以摩尔比1:1 1:2的混合，得到发射主波长为450~ ~
480nm的发光器件；当X由Br和I以摩尔比1:1 1:2的混合，得到发射主波长为580 620nm的发~ ~
光器件。
5.根据权利要求1所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件，其特征在于，整体发光器件的周围有一圈保护边框，包括上保护边框或下保护边框两种类型；所述上保护边框包覆除整体发光器件底面外的整体发光器件，所述下保护边框包覆除整体发光器件上端面外的整体发光器件；所述保护边框采用的材料包括PMMA、PVC、PMMA、PS、ABS或PP；所述保护边框的厚度为200 500μm。
~
6.制备权利要求1 5任一项所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的方法，其特征~
在于，包括如下步骤：
（1）ITO导电玻璃的清洗处理：对ITO导电玻璃依次采用甲苯、丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗；
（2）压电膜的制备：将配制好的钙钛矿量子点材料前驱体溶液与压电材料溶液混合，搅拌均匀，真空脱泡后，涂覆在ITO导电玻璃上，退火处理，在ITO导电玻璃上制得压电膜；
（3）压电膜的极化处理：将制得的压电膜的进行极化处理；
（4）空穴传输层及电极的制备：在极化后的压电膜上旋涂空穴传输层材料溶液，旋涂后进行退火处理，制得空穴传输层；在制备的空穴传输层上表面，通过蒸镀制备电极；
（5）组装电源回路：在完成压电膜、空穴传输层及电极的制备的整体发光器件的侧面放置电源模块，通过钎焊方式，将ITO导电玻璃与电极分别与电源连接，形成电路回路，得到基于压电膜的钙钛矿发光器件；
（6）组装保护边框：在完成上述（1）-（5）基本步骤后，为保护钙钛矿发光器件，增加保护边框，在钙钛矿发光器件连接面涂上一层OCA光学胶，和保护边框进行配合装配，得到具有保护边框的基于压电膜的钙钛矿发光器件。
7.根据权利要求6所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述ITO玻璃在甲苯、丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗的时间分别为10-
20min、10-15min、10-20min和20-30min；清洗完成后的ITO导电玻璃在无水乙醇中保存备用，使用时再用大量去离子水清洗除去无水乙醇。
8.根据权利要求6所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述钙钛矿量子点材料前驱体溶液与压电材料溶液的体积比为1:5 15；所述钙~
钛矿量子点材料前驱体溶液的浓度为10-30mg/ml，前驱体溶液中溶剂为体积比20:2:1的二甲基甲酰胺、油酸和油胺；所述压电材料溶液为压电材料溶于非极性溶剂中得到，非极性溶剂包括甲苯、三氯甲烷、四氢呋喃、乙酸乙酯或丙酮；所述压电材料溶液的浓度为0.05g/ml-
0.5g/ml；所述真空脱泡的时间为5 10min；所述涂覆的方式包括旋涂法、流延法、蒸镀法或~
溶液-气相沉积法；所述退火处理是在60 100℃下加热30 60min。
~ ~
9.根据权利要求6所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述极化处理包括拉伸极化和高温热极化中的一种以上；所述拉伸极化是在65
120℃温度下进行单方向拉伸，拉伸比为3 5，再在130 150℃下退火30 45min；所述高温热~ ~ ~ ~
极化是在高温电场中极化，极化的绝缘介质为二甲基硅油，极化的温度为90 120℃，极化的~
时间20 60min，极化电场为50 100MV/m。
~ ~
10.根据权利要求6所述的一种基于压电膜的钙钛矿发光器件的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述空穴传输层材料溶液的浓度为10 20mg/ml；所述退火处理是在100 120~ ~
℃下加热20 30min。
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一种基于压电膜的钙钛矿发光器件及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
（2）压电膜的制备：将配制好的钙钛矿量子点材料前驱体溶液与压电材料溶液混合，搅拌均匀，真空脱泡后，涂覆在ITO导电玻璃上，退火处理，在ITO导电玻璃上制得压电膜；
（3）压电膜的极化处理：将制得的压电膜的进行极化处理；
（4）空穴传输层及电极的制备：在极化后的压电膜上旋涂空穴传输层材料溶液，旋涂后进行退火处理，制得空穴传输层；在制备的空穴传输层上表面，通过蒸镀制备电极；
（5）组装电源回路：在完成压电膜、空穴传输层及电极的制备的整体发光器件的侧面放置电源模块，通过钎焊方式，将ITO导电玻璃与电极分别与电源连接，形成电路回路，得到基于压电膜的钙钛矿发光器件；
（6）组装保护边框：在完成上述（1）-（5）基本步骤后，为保护钙钛矿发光器件，增加保护边框，在钙钛矿发光器件连接面涂上一层OCA光学胶，和保护边框进行配合装配，固定后保护边框起到保护作用，得到具有保护边框的基于压电膜的钙钛矿发光器件。
附图说明
图3为实施例中基于压电膜的钙钛矿发光器件的倒装结构示意图；
图4为实施例中具有上保护边框的基于压电膜的钙钛矿发光器件的结构示意图；
图5为实施例中具有下保护边框的基于压电膜的钙钛矿发光器件的结构示意图。
具体实施方式
电极10的厚度为50 100nm；电极10的材料包括铝、铜、钛或镍；空穴传输层11的厚度为~
50 150nm；空穴传输层11的材料包括PEDOT/PSS、NPB、PVK、TPBi、PolyTPD、TAPC、CuSCN和CuI~
中的一种以上；ITO导电玻璃13的厚度为100 500nm；
~
压电膜12的厚度为100-500nm；压电膜12具有压电效应，压电应变常数d33为25-45pC/N；压电膜12的材料包括钙钛矿量子点材料和压电材料；压电材料包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯和聚氯乙烯中的一种以上；钙钛矿量子点材料的化学式为ABX3，其中：A为Cs、CH3NH3和NH2-CH=NH2中的一种以上；B为Pb和Sn中的一种以上；X为Cl、Br和I中的一种以上；当X全为I时，制备的钙钛矿发光器件发射出主波长为630-660nm的红光；当X全为Br时，器件发射出主波长为490-510nm的绿光；当X全为Cl时，器件发射出主波长为420-440nm的蓝光；当X由Cl和Br以摩尔比1:1 1:2的混合，得到发射主波长为450 480nm的发光器件；当X由Br和I以摩尔~ ~
比1:1 1:2的混合，得到发射主波长为580 620nm的发光器件；
~ ~
整体发光器件在使用需要情况下，周围加有一圈保护边框，包括上保护边框或下保护边框两种类型；上保护边框包覆除整体发光器件底面外的整体发光器件，下保护边框包覆除整体发光器件上端面外的整体发光器件；保护边框采用的材料包括PMMA、PVC、PMMA、PS、ABS或PP；保护边框的厚度为200 500μm。
~
（1）ITO导电玻璃13（厚度为100nm）的清洗处理：依次按下述采用的溶剂和时间：甲苯(15min)→丙酮(15min)→乙醇(15min)→去离子水(25min)的顺序对ITO导电玻璃13进行超声清洗；
（2）压电膜12的制备：将压电材料PVDF溶于甲苯中，得到浓度为0.1g/ml的压电材料溶液；将压电材料溶液与钙钛矿量子点材料CsPbI3的前驱体溶液（浓度为20mg/ml，溶剂为
10ml二甲基甲酰胺(DMF)，并辅助加入1ml油酸和0.5ml油胺溶液）按体积比10:1进行混合，充分搅拌均匀后，进行真空脱泡5min，除去气泡；将除去气泡后的混合溶液在清洗后的ITO导电玻璃13上旋涂制膜，旋涂参数设定为预旋转速采用200rpm，预旋时间为10s，旋涂速度为1000rpm，时间为20s；旋涂后在120℃下加热30min进行退火处理，得到压电膜12的厚度为
200nm；
（3）压电膜12的极化处理：采用高温热极化法，将具有压电膜的ITO导电玻璃放置在一对平面电极里面保护起来，再浸入绝缘介质二甲基硅油中，将二甲基硅油加热并保温在90℃，在上下电极加上电压80MV/m，进行极化，极化时间为40min；接着保持电场，将温度降到常温，然后撤去电场，极化完成；极化完成后的压电膜12的压电应变常数d33为35pC/N；
（4）空穴传输层11的制备：选用空穴传输层材料PolyTPD溶于氯苯，配制成1%质量分数的溶液，在压电膜12上进行旋涂，旋涂参数设定为预旋转速采用1000rpm，预旋时间为10s，旋涂速度为2000rpm，时间为20s；旋涂后在120℃下加热30min进行退火处理；得到的空穴传输层11的厚度为80nm；
（5）电极10的制备：采用铝颗粒材料，在空穴传输层11上面蒸镀一层电极10，厚度为
60nm；
（6）组装电源回路：电源模块14采用直流电源，电源为2V；将电源模块14放在发光器件的侧面，通过钎焊的方式，将ITO导电玻璃13和电极10与电源模块14分别相连，形成电路回路；制备得到基于压电膜的钙钛矿发光器件。
制备步骤与实施例1相同，不同之处在于钙钛矿量子点材料为CsPbBr3。
制备步骤与实施例1相同，不同之处在于钙钛矿量子点材料为CsPbCl3。
制备步骤与实施例1相同，不同之处在于钙钛矿量子点材料为CsPbX3，
（1）X由Cl和Br以摩尔比1:1 1:2的混合，得到发射主波长为450 480nm的发光器件，参~ ~
照图2；
（2）X由Br和I以摩尔比1:1 1:2的混合，得到发射主波长为580 620nm的发光器件，参照~ ~
图2。
制备步骤与实施例1相同，不同之处在于在ITO导电玻璃13上制备空穴传输层后，再进行压电膜12的制备。
制备步骤与实施例1相同，在制备得到的基于压电膜的钙钛矿发光器件上，为了保护钙钛矿复合压电膜不容易受到外界的干扰，提高稳定性，从上而下加上一圈保护边框，为上保护边框15，上保护边框包覆除整体发光器件底面外的整体发光器件，整体结构示意图如图4所示；将钙钛矿发光器件连接面，即顶面涂上一层OCA光学胶，和上保护边框进行配合装配，固定后上保护边框起到保护作用；保护边框的材料选用透明材料PMMA，实现透光功能，保护边框的厚度为400μm。
制备步骤与实施例1相同，在制备得到的基于压电膜的钙钛矿发光器件上，为了保护钙钛矿复合压电膜不容易受到外界的干扰，提高稳定性，从下而上加上一圈保护边框，为下保护边框16，下保护边框包覆除整体发光器件上端面外的整体发光器件，整体结构示意图如图5所示；将钙钛矿发光器件连接面，即底面涂上一层OCA光学胶，和下保护边框进行配合装配，固定后下保护边框起到保护作用；保护材料选用透明材料PMMA，实现透光功能，保护边框的厚度为400μm。
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