我國鈣鈦礦發光二極管外量子效率突破20％

　　由西北工業大學柔性電子研究院首席科學家黃維院士與南京工業大學先進材料研究院常務副院長王建浦教授所帶領的團隊繼2016年提出鈣鈦礦維度調控創造鈣鈦礦發光二極管（LED）效率記錄后，近日利用低溫溶液法，在鈣鈦礦發光層設計上提出了新思路，將近紅外鈣鈦礦LED外量子效率提高到20.7%，相關研究成果于10月11日發表在Nature（《自然》）雜志上。

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　　LED是一種能夠將電能轉化成光能的半導體電子元件，具有節能、環保、安全和高亮度等特點，在日常生活和生產中得到了廣泛應用。近年來興起的鈣鈦礦發光二極管兼具無機LED和有機發光二極管（OLED）的優勢，在低能耗、高亮度、大尺寸顯示與照明領域具有廣闊的應用前景。

　　對于許多長期從事鈣鈦礦LED研究的科學家們來說，唯有平整、覆蓋率高、無明顯孔洞的鈣鈦礦薄膜才是實現高效率器件的基礎，但在《自然》雜志上發表的題為“Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures”的研究論文不僅打破這一觀點，還報道了當前世界上最高的鈣鈦礦LED外量子效率。據該工作主要完成人、南京工業大學先進材料研究院常務副院長王建浦教授介紹，他們發現當鈣鈦礦晶粒像一個個麻將牌，互不相連且不規則地分布在襯底表面時，可以獲得外量子效率達到20.7%的近紅外鈣鈦礦發光二極管，與國際同行獲得的13%外量子效率相比，提高了將近8個百分點，器件輻照度達到390 W sr-1 m-2，并且在100 mA cm-2的電流密度下持續工作20個小時后效率才降低一半，性能遠超目前熱門的相近發光波段的OLED。

　　通過與浙江大學田鶴教授、戴道鋅教授團隊合作，他們發現這種鈣鈦礦發光層是由分散的鈣鈦礦晶粒和嵌入在晶粒之間的低折射率有機絕緣層組成的，并且這種結構可以進一步使器件頂電極形成高低起伏的褶皺結構，從而有效提升器件的出光效率。

　　該研究負責人黃維院士進一步介紹說，“我們這種特殊的結構就像OLED中的光柵結構一樣，可以有效提升器件出光效率，但是它僅僅是通過在鈣鈦礦前驅體溶液中加入一種氨基酸添加劑自發形成的，這種添加劑一方面可以和底層襯底結合形成一層有機絕緣層，另一方面可以誘導鈣鈦礦結晶形成低缺陷密度的高質量晶體，從而實現高效率發光。這一成果對鈣鈦礦LED的發展與應用具有重要的理論意義和實踐意義，為進一步推進鈣鈦礦LED的產業化發展提供了全新思路和途徑。”