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《自然》報道黃維院士、王建浦教授、朱琳副教授課題組在鈣鈦礦LED研究領域重大突破“外量子效率達到接近產業化水平”
時間：2024-05-31
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攝影： 編輯：朱忠祥
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近日，依托南京工業大學建設的柔性電子全國重點實驗室培育建設點在科學技術前沿取得重大進展。柔性電子（未來技術）學院黃維院士、王建浦教授、朱琳副教授團隊合作在鈣鈦礦發光二極管（LED）研究領域取得重大突破：利用加快輻射復合速率，顯著提高熒光量子效率，使鈣鈦礦LED外量子效率突破30%大關，接近實現產業化的水平。相關成果近日以“Acceleration of radiative recombination for efficient perovskite LEDs”為題發表在國際頂尖學術期刊Nature（《自然》）上。我校柔性電子（未來技術）學院為本文第一作者和通訊作者單位。
眾所周知，發光二極管（LED）是新型顯示領域的關鍵核心技術，在高端制造業中具有非常重要的地位，是新興產業、未來產業和新質生產力的典型代表。薄膜LED技術是一類可以把LED器件大面積制備于任意基底（包括柔性基底）的關鍵技術，也是目前主流手機顯示屏制造所普遍采納的先進技術。隨著全球新型顯示產業與應用領域不斷發展，科技界對更低成本、更高亮度、更優光效的高性能薄膜LED研發愈加深入，不斷挑戰極限。基于鈣鈦礦半導體材料的LED是一類新興的薄膜LED技術，具有加工工藝簡便、高亮度高效率等特性。近年來，鈣鈦礦LED技術在光電器件研究領域備受矚目，正在孕育顛覆性技術和前沿技術，成為全球新型發光與顯示技術激烈競爭的焦點。
鈣鈦礦發光材料有三維、低維之分，其中三維鈣鈦礦最有潛力實現高亮度下的高效率發光，對未來發光顯示技術實現產業化意義重大。然而，近年來三維鈣鈦礦LED外量子效率普遍停留在20%左右，整體性能提升遭遇瓶頸。
為解決這一難題，該團隊另辟蹊徑，創造性地提出了一種通過調控晶體生長的方法，生成輻射復合速率更快的鈣鈦礦晶相，從而顯著提高了熒光量子效率。同時，團隊巧妙地運用這一創新性方法成功地保持了三維鈣鈦礦的亞微米結構，使器件的光提取效率不受影響，達到了雙管齊下的效果。該研究由此實現了96%的熒光量子效率和大于30%的光提取效率，并進一步制備出外量子效率達到32%的高效鈣鈦礦LED，再次創造了鈣鈦礦LED發光效率的世界紀錄。
本研究成果是在國家重點研發計劃、國家基礎科學中心等科研項目的長期支持下，聯合國內柔性電子領域多家優勢單位，包括福建師范大學（海峽創新實驗室）、復旦大學、浙江大學、中山大學、常州大學和澳門大學等單位聯合攻關取得的。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07460-7
作者：柔性電子（未來技術）學院；審核：馬明輝、安眾福
