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中青在线讯(通讯员 杨芳 中国青年报·中青在线记者 李润文)“利用低温溶液法,在钙钛矿发光层设计上提出了新思路,将钙钛矿LED外量子效率提高到20.7%。”由南京工业大学海外人才缓冲基地(先进材料研究院)黄维院士、王建浦教授所带领的研究团队在钙钛矿发光二极管(LED)方面取得的突破性研究成果日前发表于《自然》杂志。

第四代照明光源或绿色光源的LED是一种能够将电能转化为光能的半导体电子元件。钙钛矿是一种既能用来发电,还能用来发光的材料,具有制备成本低、荧光量子效率高、色纯度高且颜色可调等特性。钙钛矿发光二极管兼具无机LED和有机发光二极管OLED的优势,具有低能耗、高亮度、大尺寸显示与照明等特性,在日常生活和生产中具有广泛的应用前景。

“目前平面结构的LED,尤其是有机发光二极管(OLED)的发光效率还比较低,原因在于除了约20%-30%的光子能通过折射离开器件外,其他光子都被限制在器件中。”南京工业大学先进材料研究院常务副院长王建浦介绍说,因此,提高LED的出光效率,是科研工作者一直以来为之努力的方向。

为了破解这一世界性重大科学难题,黄维院士、王建浦教授带领团队进行了长达数年的研究,继2016年提出钙钛矿维度调控创造钙钛矿LED效率记录后,于近日提出了利用低温溶液法的钙钛矿发光层设计新思路。

“我们发现当钙钛矿晶粒像一个个麻将牌,互不相连且不规则地分布在衬底表面时,可以获得外量子效率达到20.7%的近红外钙钛矿发光二极管。”王建浦介绍道。通过与浙江大学田鹤教授、戴道锌教授团队合作,他们发现这种钙钛矿发光层是由分散的钙钛矿晶粒和嵌入在晶粒之间的一层8纳米厚的低折射率有机绝缘层组成,并且这种结构可以进一步使器件顶电极形成高低起伏的褶皱结构,从而有效提升器件的出光效率。

黄维院士介绍说,“通过在钙钛矿前驱体溶液中加入一种氨基酸添加剂,可以和底层衬底结合形成一层有机绝缘层,诱导钙钛矿结晶形成低缺陷密度的高质量晶体,从而实现高效率发光,钙钛发光二极管外量子效率可达20.7%。”

据介绍,钙钛矿LED能够高效率、高亮度地工作,制备工艺简单,可以轻松制成超大面积的器件,预示着钙钛矿LED在光源与显示领域有着极其广阔的应用前景。


2018年10月11日《中青在线》:

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