中青在線訊（通訊員 楊芳 中國青年報·中青在線記者 李潤文）“利用低溫溶液法，在鈣鈦礦發光層設計上提出了新思路，將鈣鈦礦led外量子效率提高到20.7％。”由南京工業大學海外人才緩沖基地（先進材料研究院）黃維院士、王建浦教授所帶領的研究團隊在鈣鈦礦發光二極管（led）方面取得的突破性研究成果日前發表于《自然》雜志。
第四代照明光源或綠色光源的led是一種能夠將電能轉化為光能的半導體電子元件。鈣鈦礦是一種既能用來發電，還能用來發光的材料，具有制備成本低、熒光量子效率高、色純度高且顏色可調等特性。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，具有低能耗、高亮度、大尺寸顯示與照明等特性，在日常生活和生產中具有廣泛的應用前景。
“目前平面結構的led，尤其是有機發光二極管（oled）的發光效率還比較低，原因在于除了約20%-30%的光子能通過折射離開器件外，其他光子都被限制在器件中。”南京工業大學先進材料研究院常務副院長王建浦介紹說，因此，提高led的出光效率，是科研工作者一直以來為之努力的方向。
為了破解這一世界性重大科學難題，黃維院士、王建浦教授帶領團隊進行了長達數年的研究，繼2016年提出鈣鈦礦維度調控創造鈣鈦礦led效率記錄后，于近日提出了利用低溫溶液法的鈣鈦礦發光層設計新思路。
“我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。”王建浦介紹道。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一層8納米厚的低折射率有機絕緣層組成，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。
黃維院士介紹說，“通過在鈣鈦礦前驅體溶液中加入一種氨基酸添加劑，可以和底層襯底結合形成一層有機絕緣層，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，鈣鈦發光二極管外量子效率可達20.7%。”
據介紹，鈣鈦礦led能夠高效率、高亮度地工作，制備工藝簡單，可以輕松制成超大面積的器件，預示著鈣鈦礦led在光源與顯示領域有著極其廣闊的應用前景。
【編輯：張膠】
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