本發(fā)明涉及顯示器件領(lǐng)域，尤其涉及一種鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

鈣鈦礦是一種性能優(yōu)異的發(fā)光材料，具備一系列突出的優(yōu)點：(1)發(fā)光效率高。光致發(fā)光效率可達(dá)80%以上；(2)帶隙和光譜簡單可調(diào)。通過調(diào)節(jié)不同鹵元素的比例可以輕松實現(xiàn)發(fā)光峰從可見覆蓋到近紅外區(qū)；(3)光譜色純高，發(fā)光光譜半峰寬度小于20nm；(4)制備成本低廉、工藝簡單，可通過溶液法實現(xiàn)大面積生產(chǎn)。

與有機(jī)發(fā)光二極管(鈣鈦礦發(fā)光二極管)相比，鈣鈦礦發(fā)光二極管具備一系列明顯的優(yōu)勢：(1)發(fā)光光譜色純度高；(2)制備工藝簡單、制作成本低，無需昂貴的蒸鍍設(shè)備投資。經(jīng)過短短兩三年的發(fā)展，鈣鈦礦發(fā)光二極管的性能已經(jīng)可以同鈣鈦礦發(fā)光二極管相比擬。2015年10月，劍橋大學(xué)himchancho等人在science上報道了他們的突破性進(jìn)展。研究人員通過改進(jìn)前驅(qū)體溶液和成膜工藝將有機(jī)無機(jī)雜化peleds的最大電流效率和最大外量子效率提高到了42.9cd/a和8.53%。

微型顯示器指的是顯示尺寸在1英寸之下，基于單硅基cmos驅(qū)動的發(fā)光器件，像素可以高達(dá)800×600以上，特別適合應(yīng)用于頭盔顯示器、立體顯示鏡以及眼睛式顯示器等，具有廣闊的市場和軍事價值。

目前高分辨率微顯示的實現(xiàn)方式主要有l(wèi)cd微顯示、led微顯示器、硅基鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器。其中鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示具備全固態(tài)、主動發(fā)光、功耗低、響應(yīng)速度快、工作溫度范圍寬等系列優(yōu)點。但是硅基鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器件也存在諸多問題：(1)光譜色純度差，影響近眼顯示效果；(2)產(chǎn)品成本高昂，價格昂貴，這一方面源于鈣鈦礦發(fā)光二極管器件的良率低，另一方面源于鈣鈦礦發(fā)光二極管蒸鍍設(shè)備價格昂貴，量產(chǎn)設(shè)備都需要從日韓進(jìn)口，用于8寸晶圓的鈣鈦礦發(fā)光二極管蒸鍍設(shè)備投資都在億元以上。因此，開發(fā)新型微顯示器件十分必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件及其制備方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)解決上述技術(shù)問題的：

一種鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件，包括：硅基板、鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器、密封層和玻璃蓋板，所述鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器形成在硅基板上，所述鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器包括陽極層，有機(jī)功能層和陰極層，所述有機(jī)功能層包括空穴注入層、鈣鈦礦發(fā)光層和電子注入層，所述鈣鈦礦發(fā)光層采用的材料選自ch3nh3pbbr3、cspbbr3、ch3nh3pbclxbr3-x、cspbclxbr3-x，鈣鈦礦發(fā)光層的厚度在50~300nm。

進(jìn)一步地，所述陽極層采用蒸鍍或者濺射的方式形成，采用的材料選自al、au、ag、cr、mo、pt、cu中的一種或任意幾種，所述陽極層的厚度在20~200nm。

進(jìn)一步地，所述空穴注入層采用的材料選自pedot:pss、cui、cuscn、nio、spiro-ometad、p3ht、ptaa、pf8-taa、pdppdbte、polytpd中的一種或任意幾種，所述空穴注入層的厚度在10~50nm。

進(jìn)一步地，所述電子注入層采用的材料選自balq3、bphen、bcp、alq3、tpbi，所述電子注入層的厚度在0.25~5nm。

進(jìn)一步地，所述陰極層為半透明結(jié)構(gòu)，所述陰極層采用的材料選自al、ag、mg:ag、ca/mg，厚度為5~20nm。

本發(fā)明還提出了一種鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件的制備方法，包括以下步驟：

a、采用超聲波清洗機(jī)對硅基板進(jìn)行清洗，采用氮氣吹干，并用烘干機(jī)對硅基板烘干；

b、在硅基板上蒸鍍或者濺射陽極層，陽極層材料選自al、au、ag、cr、mo、pt、cu，陽極層的厚度為20~200nm；

c、在陽極層上沉積空穴注入層，沉積材料選自pedot:pss、cui、cuscn、nio、spiro-ometad、p3ht、ptaa、pf8-taa、pdppdbte、polytpd，所述空穴注入層的厚度在10~50nm；

d、在空穴注入層上沉積鈣鈦礦發(fā)光層，所述鈣鈦礦發(fā)光層采用的材料選自ch3nh3pbbr3、cspbbr3、ch3nh3pbclxbr3-x、cspbclxbr3-x，鈣鈦礦發(fā)光層的厚度在50~300nm;

e、在鈣鈦礦發(fā)光層上沉積電子注入層，所述電子注入層采用的材料選自balq3、bphen、bcp、alq3、tpbi，所述電子注入層的厚度在0.25~5nm；

f、在電子注入層上沉積陰極層，所述陰極層采用的材料選自al、ag、mg:ag、ca/mg，厚度在5~20nm；

g、采用原子層沉積或旋轉(zhuǎn)涂覆或熱蒸發(fā)方法制備密封層，所述密封層材料選自al2o3、tio2、sin、sio2，厚度為10~100nm；

h、貼玻璃蓋片。

進(jìn)一步地，在空穴注入層上旋轉(zhuǎn)涂覆前驅(qū)體溶液，先以500轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)涂覆3秒，后以2000轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速涂覆30秒，在100~120℃的加熱板上退火處理10~30分鐘，以得到鈣鈦礦發(fā)光層。

進(jìn)一步地，所述前驅(qū)體溶液由溶質(zhì)和溶劑按比例混合而成，所述溶質(zhì)選自ch3nh3br、csbr、ch3nh3pbbr3、pbbr2、pbcl2、cspbbr3，所述溶劑選自dmf、dmso。

進(jìn)一步地，采用原子層沉積或旋轉(zhuǎn)涂覆或熱蒸發(fā)方法制備密封層，所述密封層材料選自al2o3，厚度為10~30nm。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的實施效果如下：

本發(fā)明提出的鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件制備工藝簡單、成本低廉，制備出來的微顯示器件結(jié)構(gòu)發(fā)光效率和分辨率高，像素點尺寸小于3.5微米，像素達(dá)到1280×720。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體的實施例來說明本發(fā)明的內(nèi)容。

參照圖1，本發(fā)明提出的鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件，包括：硅基板1、鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器、密封層7和玻璃蓋板8，鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器形成在硅基板1上，所述鈣鈦礦發(fā)光二極管微顯示器包括陽極層2，有機(jī)功能層和陰極層6。

所述陽極層2采用蒸鍍或者濺射的方式形成，采用的材料選自al、au、ag、cr、mo、pt、cu中的一種或任意幾種，所述陽極層2的厚度在20~200nm。

所述有機(jī)功能層包括空穴注入層3、鈣鈦礦發(fā)光層4和電子注入層5，所述空穴注入層3材料選自pedot:pss、cui、cuscn、nio、spiro-ometad、p3ht、ptaa、pf8-taa、pdppdbte、polytpd中的一種或任意幾種，所述空穴注入層3的厚度在10~50nm。所述鈣鈦礦發(fā)光層4采用的材料選自ch3nh3pbbr3、cspbbr3、ch3nh3pbclxbr3-x、cspbclxbr3-x，鈣鈦礦發(fā)光層4的厚度在50~300nm。所述電子注入層5采用的材料選自balq3、bphen、bcp、alq3、tpbi，所述電子注入層5的厚度在0.25~5nm。

所述陰極層6為半透明結(jié)構(gòu)，所述陰極層6采用的材料選自al、ag、mg:ag、ca/mg，厚度為5~20nm。

其中，鍍在鈣鈦礦發(fā)光層4上的材料為前驅(qū)體溶液，溶質(zhì)選自ch3nh3br、csbr、ch3nh3pbbr3、pbbr2、pbcl2、cspbbr3，所述溶劑選自dmf、dmso，溶質(zhì)的摩爾比例在1~1.2mol/l。

實施例1

提供硅基板1，用超聲波清洗機(jī)清洗硅基板1，用氮氣吹干硅基板1，并用烘干機(jī)烘干硅基板1。在10^-4pa下蒸鍍al至厚度約30nm作為陽極層2，接著，在陽極層2上蒸鍍ptaa至厚度約20nm作為空穴注入層3。之后，在空穴注入層3上先以500轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)涂覆3秒前驅(qū)體溶液，后在2000轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速下涂覆30秒前驅(qū)體溶液，厚度達(dá)到50nm后，在100~120℃的加熱板上退火處理10~30分鐘，得到鈣鈦礦發(fā)光層4。其中，前驅(qū)體溶液由ch3nh3br和dmf混合而成，ch3nh3br的摩爾比例為1mol/l。接著，在鈣鈦礦發(fā)光層4上蒸鍍bphen至厚度3nm作為電子注入層5，之后，在電子注入層5上鍍上al至厚度約10nm作為陰極層6，最后，進(jìn)行封裝，貼上玻璃蓋板，即完成了鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件的制作。

實施例2

提供硅基板1，用超聲波清洗機(jī)清洗硅基板1，用氮氣吹干硅基板1，并用烘干機(jī)烘干硅基1板。在10^-4pa下蒸鍍cu至厚度約50nm作為陽極層2，接著，在陽極層2上蒸鍍p3ht至厚度約30nm作為空穴注入層3。之后，在空穴注入層3上先以500轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)涂覆3秒前驅(qū)體溶液，后在2000轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速下涂覆30秒前驅(qū)體溶液，厚度達(dá)到80nm后，在100~120℃的加熱板上退火處理10~30分鐘，得到鈣鈦礦發(fā)光層4。其中，前驅(qū)體溶液由cspbbr3和dmf混合而成，cspbbr3的摩爾比例為1.2mol/l。接著，在鈣鈦礦發(fā)光層4上蒸鍍bcp至厚度3nm作為電子注入層5，之后，在電子注入層5上鍍上al至厚度約7nm作為陰極層6，最后，進(jìn)行封裝，貼上玻璃蓋板，即完成了鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件的制作。

實施例3

提供硅基板1，用超聲波清洗機(jī)清洗硅基板1，用氮氣吹干硅基板1，并用烘干機(jī)烘干硅基板1。在10^-4pa下蒸鍍cu至厚度約50nm作為陽極層2，接著，在陽極層2上蒸鍍ptaa至厚度約20nm作為空穴注入層3。之后，在空穴注入層3上先以500轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)涂覆3秒前驅(qū)體溶液，后在2000轉(zhuǎn)/秒的轉(zhuǎn)速下涂覆30秒前驅(qū)體溶液，厚度達(dá)到70nm后，在100~120℃的加熱板上退火處理10~30分鐘，得到鈣鈦礦發(fā)光層4。其中，前驅(qū)體溶液由pbcl2和dmso混合而成，cspbbr3的摩爾比例為1.1mol/l。接著，在鈣鈦礦發(fā)光層4上蒸鍍alq3至厚度3nm作為電子注入層5，之后，在電子注入層5上鍍上al至厚度約7nm作為陰極層6，最后，進(jìn)行封裝，貼上玻璃蓋板，即完成了鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件的制作。

本發(fā)明提出的鈣鈦礦發(fā)光二極管的硅基微顯示器件制備方法，工藝簡單、成本低廉，制備出來的微顯示器件結(jié)構(gòu)發(fā)光效率和分辨率高，像素點尺寸小于3.5微米，像素達(dá)到1280×720。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。