近(jin)日(ri),依(yi)托南(nan)京工業大(da)學(xue)(xue)(xue)建設(she)(she)的(de)柔性電(dian)子(zi)(zi)全國(guo)重(zhong)點實驗室培育建設(she)(she)點在(zai)科學(xue)(xue)(xue)技術前沿取(qu)(qu)得重(zhong)大(da)進展。柔性電(dian)子(zi)(zi)(未來技術)學(xue)(xue)(xue)院(yuan)(yuan)黃維院(yuan)(yuan)士、王建浦(pu)教授、朱琳副教授團隊合(he)(he)作在(zai)鈣(gai)鈦礦(kuang)發光(guang)二極管(LED)研究領域取(qu)(qu)得重(zhong)大(da)突破:利用加快(kuai)輻(fu)射(she)復合(he)(he)速(su)率(lv),顯(xian)著提高熒光(guang)量子(zi)(zi)效率(lv),使(shi)鈣(gai)鈦礦(kuang)LED外量子(zi)(zi)效率(lv)突破30%大(da)關,接近(jin)實現(xian)產業化的(de)水平(ping)。相(xiang)關成果(guo)近(jin)日(ri)以“Acceleration of radiative recombination for efficient perovskite LEDs”為題發表在(zai)國(guo)際頂(ding)尖學(xue)(xue)(xue)術期刊Nature(《自然》)上。南(nan)京工業大(da)學(xue)(xue)(xue)柔性電(dian)子(zi)(zi)(未來技術)學(xue)(xue)(xue)院(yuan)(yuan)為本文(wen)第一作者和通訊(xun)作者單位。
眾所(suo)周知,發(fa)(fa)(fa)光(guang)二極管(guan)(LED)是新(xin)(xin)型(xing)(xing)顯(xian)示(shi)領域(yu)(yu)的(de)關鍵核心技(ji)術(shu)(shu),在高(gao)端制造業中具(ju)有非常重(zhong)要的(de)地位,是新(xin)(xin)興(xing)產(chan)(chan)業、未來(lai)產(chan)(chan)業和新(xin)(xin)質生產(chan)(chan)力的(de)典型(xing)(xing)代表(biao)。薄(bo)(bo)膜(mo)LED技(ji)術(shu)(shu)是一(yi)類可(ke)以把LED器件(jian)大(da)面(mian)積制備(bei)于(yu)任意基(ji)(ji)底(包括柔性(xing)基(ji)(ji)底)的(de)關鍵技(ji)術(shu)(shu),也是目(mu)(mu)前(qian)主流手機顯(xian)示(shi)屏制造所(suo)普(pu)遍(bian)采納的(de)先進技(ji)術(shu)(shu)。隨著(zhu)全(quan)球(qiu)新(xin)(xin)型(xing)(xing)顯(xian)示(shi)產(chan)(chan)業與(yu)應用領域(yu)(yu)的(de)不斷發(fa)(fa)(fa)展,科技(ji)界對更(geng)低(di)成本、更(geng)高(gao)亮(liang)度(du)、更(geng)優光(guang)效(xiao)的(de)高(gao)性(xing)能(neng)薄(bo)(bo)膜(mo)LED研(yan)發(fa)(fa)(fa)愈加(jia)深入,不斷挑戰極限。基(ji)(ji)于(yu)鈣(gai)鈦(tai)礦半導體材料(liao)的(de)LED是一(yi)類新(xin)(xin)興(xing)的(de)薄(bo)(bo)膜(mo)LED技(ji)術(shu)(shu),具(ju)有加(jia)工(gong)工(gong)藝簡便、高(gao)亮(liang)度(du)高(gao)效(xiao)率等特(te)性(xing)。近年(nian)來(lai),鈣(gai)鈦(tai)礦LED技(ji)術(shu)(shu)在光(guang)電器件(jian)研(yan)究領域(yu)(yu)備(bei)受矚目(mu)(mu),正在孕育顛覆性(xing)技(ji)術(shu)(shu)和前(qian)沿技(ji)術(shu)(shu),成為全(quan)球(qiu)新(xin)(xin)型(xing)(xing)發(fa)(fa)(fa)光(guang)與(yu)顯(xian)示(shi)技(ji)術(shu)(shu)激烈競(jing)爭的(de)焦點。

鈣鈦(tai)礦(kuang)發光(guang)材料有三維(wei)、低維(wei)之分,其中三維(wei)鈣鈦(tai)礦(kuang)最有潛力實現高(gao)亮度下(xia)的高(gao)效率發光(guang),對(dui)未來(lai)發光(guang)顯示技術(shu)實現產業化意義重(zhong)大。然而,近年來(lai)三維(wei)鈣鈦(tai)礦(kuang)LED外量子(zi)效率普遍停留在20%左右,整體性能提升遭遇瓶頸(jing)。
為解(jie)決這一(yi)難題(ti),該團(tuan)(tuan)隊另辟(pi)蹊徑,創造性地(di)(di)(di)提(ti)出了一(yi)種通過調控晶體(ti)生長(chang)的方(fang)法,生成輻射復合速率(lv)(lv)更快的鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)晶相(xiang),從而顯(xian)著提(ti)高了熒光量子效率(lv)(lv)。同時,團(tuan)(tuan)隊巧妙(miao)地(di)(di)(di)運用這一(yi)創新性方(fang)法成功地(di)(di)(di)保持(chi)了三(san)維鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)的亞微米結(jie)構,使器件的光提(ti)取(qu)效率(lv)(lv)不受影響,達到(dao)了雙管齊下的效果。該研究由此實現了96%的熒光量子效率(lv)(lv)和大于30%的光提(ti)取(qu)效率(lv)(lv),并(bing)進一(yi)步制備出外量子效率(lv)(lv)達到(dao)32%的高效鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED,再(zai)次(ci)創造了鈣(gai)(gai)鈦礦(kuang)LED發光效率(lv)(lv)的世界紀錄。

本研(yan)究(jiu)成果是在國(guo)家(jia)重點研(yan)發計劃(hua)、國(guo)家(jia)基(ji)礎科學(xue)中(zhong)心等科研(yan)項目的(de)長期(qi)支(zhi)持下,聯合福建師范大(da)學(xue)(海峽創新實驗室)、復旦大(da)學(xue)、浙江大(da)學(xue)、中(zhong)山大(da)學(xue)、常州大(da)學(xue)和澳門大(da)學(xue)等國(guo)內柔性電(dian)子領域多家(jia)優勢單位共(gong)同攻關取得的(de)。
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