Nature（《自然》）发表我校材料科学与工程学院王建浦教授团队钙钛矿发光二极管研究新成果

  近日，由我校材料科学与工程学院王建浦教授带领的IAM团队在钙钛矿发光二极管（LED）领域再次取得重大突破。他们利用加快辐射复合速率，显著提高荧光量子效率，使钙钛矿LED外量子效率突破30%大关。相关成果以“Acceleration of radiative recombination for efficient perovskite LEDs”为题发表在国际顶尖学术期刊Nature（《自然》）上。

  LED是新型显示领域的关键核心技术，在高端制造业中具有重要地位，是新质生产力的典型代表。薄膜LED技术是一类可以把LED器件大面积制备于任意基底（包括柔性）的技术，也是目前主流手机显示屏制造所普遍采纳的先进技术。随着全球新型显示产业与应用领域不断发展，科技界对更低成本、更高亮度、更优光效的高性能薄膜LED研发愈加深入。基于钙钛矿半导体材料的LED是一类新兴的薄膜LED，具有加工工艺简便、高亮度、高效率等特性，在光电器件研究领域备受瞩目，成为全球新型发光与显示技术竞争的焦点。

  为了实现高效、高亮度的薄膜LED，发光材料必须具备高荧光量子效率、高电荷迁移率以及低效率衰减等特性。尽管利用低维钙钛矿材料（多量子阱或量子点）的量子限域效应，可以有效地抑制非辐射复合过程，从而实现接近100%的荧光量子效率（PLQE），但低维钙钛矿通常表现出较低的电荷迁移率，并且受到严重的俄歇复合影响，限制了其在高亮度条件下作为高效LED的潜力。三维钙钛矿因其高电荷迁移率和低量子效率衰减有望实现高效和高亮度薄膜LED的材料。此外，三维钙钛矿能够自发形成离散的亚微米结构，有利于提高LED的光提取效率。然而，三维钙钛矿的慢辐射复合速率，致使其荧光量子效率对缺陷高度敏感。目前，研究人员采用了各种钝化策略以减少三维钙钛矿薄膜中的缺陷密度，使其接近单晶水平。尽管如此，目前最高荧光量子效率仅约80%，所得到的LED的外量子效率（EQE）仅25%。

  鉴于此，该研究团队创造性地提出了一种通过调控晶体生长的方法，以生成辐射复合速率更快的钙钛矿晶相，从而将荧光量子效率从70%提升至96%（如图）。同时，这一创新性方法成功地保持了三维钙钛矿的亚微米结构，使得器件的光提取效率不受影响，达到了双管齐下的效果。由此基于96%的荧光量子效率和大于30%的光提取效率，进一步制备出外量子效率达到32%的高效钙钛矿LED，再次创造了钙钛矿LED发光效率的世界纪录。《科技日报》、中央电视台等媒体也对该项成果进行了报道。

2024年5月31日《科技日报》第03版：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2024-06/03/content_572542.htm?div=-1

中央电视台对钙钛矿发光二极管研究成果的报道：https://tv.cctv.com/2024/05/30/VIDEbOfE0S0EaH2RZUn2xPwg240530.shtml