鈣鈦礦發光二極體外量子效率突破20%

2021-01-19 中國青年報

    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衝基地（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體（LED）方面取得的突破性研究成果日前發表於《自然》雜誌。

    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，具有製備成本低、螢光量子效率高、色純度高且顏色可調等特性。鈣鈦礦發光二極體兼具無機LED和有機發光二極體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體（OLED）的發光效率還比較低，原因在於除了約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效率記錄後，於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體。」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，並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胺基酸添加劑，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，鈣鈦發光二極體外量子效率可達20.7%。」

    據介紹，鈣鈦礦LED能夠高效率、高亮度地工作，製備工藝簡單，可以輕鬆製成超大面積的器件，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。

相關焦點

  • 我國鈣鈦礦發光二極體外量子效率突破20%
    人民網北京10月11日電（孫競）  由西北工業大學柔性電子研究院首席科學家黃維院士與南京工業大學先進材料研究院常務副院長王建浦教授所帶領的團隊繼2016年提出鈣鈦礦維度調控創造鈣鈦礦發光二極體（LED）效率記錄後，近日利用低溫溶液法，在鈣鈦礦發光層設計上提出了新思路，將近紅外鈣鈦礦
  • 新方法將鈣鈦礦二極體外量子效率提高兩成—新聞—科學網
    本報訊（記者溫才妃 通訊員楊芳）「利用低溫溶液法，將鈣鈦礦LED外量子效率提高20.7％，較國際同行提升近一半。」
  • 鈣鈦礦LED外量子效率超20%
    Sargent教授在鈣鈦礦發光二極體的研究中取得重大突破。 研究人員利用鈣鈦礦的組分分布調控策略得到平整緻密且光電性能優異的鈣鈦礦薄膜，並通過加入阻擋層改善電子空穴的注入平衡，得到的鈣鈦礦發光二極體的外量子效率（EQE）超過20%，刷新了鈣鈦礦發光二極體的世界最高紀錄，同時，穩定性也得到極大地提升，遠超國際同行。
  • 鈣鈦礦發光二極體取得新突破 效率較同行提升近一半
    記者13日從南京工業大學獲悉，中國科學院院士黃維和該校王建浦教授團隊將鈣鈦礦發光二極體（LED）外量子效率提高到20.7%，較國際同行提升近一半，成果近日在國際學術刊物《自然》正刊發表。LED外量子效率據研究主要完成人、南京工業大學先進材料研究院常務副院長王建浦介紹，目前平面結構的LED，尤其是有機發光二極體（OLED）的發光效率還比較低。為提高出光率，科學界一般採用光提取技術，但這種方法成本高、製備工藝複雜，往往還會改變LED的發光光譜和出光方向，影響發光效率。
  • InfoMat前沿信息:外量子效率高達19.1%的高效鈣鈦礦發光二極體
    通過氟化物界面上沉積鈣鈦礦來製備高效發光二極體的新方法，在範霍夫奇點外過度摻雜石墨烯的新途徑，通過納米氣泡控制納米流體傳輸的新技術；本期「
  • 鈣鈦礦LED研究獲重大突破,外量子效率達到21.6%
    （LED）領域取得重大突破，實現了外量子效率達到21.6%的高效鈣鈦礦LED器件，再次刷新了世界紀錄。 鉛滷化物鈣鈦礦是近些年來迅速發展起來的一類廉價且光電性能良好的半導體材料，並在發光二極體（LED）、光伏電池、雷射、光電探測器等方面得到廣泛的研究。雖然溶液處理的鈣鈦礦材料在各個光電領域均已表現出不俗的性能，但其性能始終受制於缺陷介導的非輻射損耗。使用有機分子進行缺陷鈍化是一類很有前景的方案，然而由於缺乏對鈍化分子構效關係的深刻理解，這一方案的實施效果始終不盡如人意。
  • 鈣鈦礦發光二極體誕生!外部量子效率創紀錄達21.6%!
    外部量子效率達21.6%，這是一個記錄。研究結果發表在《自然光子學》上。這項工作由劉科學家馮高領導，他與中國、義大利、新加坡和瑞士的同事密切合作。鈣鈦礦是由其晶體結構決定的一組材料，在過去10年中一直是人們研究的熱點，最初用於太陽能電池，但新研究也用於發光二極體，具有良好的發光性能，易於製造。
  • 中國科學家在鈣鈦礦發光二極體領域取得新突破
    新華社南京10月13日電（記者眭黎曦）記者13日從南京工業大學獲悉，中國科學院院士黃維和該校王建浦教授團隊將鈣鈦礦發光二極體（LED）外量子效率提高到20.7%，較國際同行提升近一半，成果近日在國際學術刊物《自然》正刊發表。
  • 藍光鈣鈦礦發光二極體:從材料製備到器件優化
    得益於鈣鈦礦材料設計、器件結構優化和發光機理的深刻認識，自2014年首次觀察到室溫下的鈣鈦礦電致發光現象以來，綠光、紅光和近紅外光鈣鈦礦電致發光二極體（PeLED）的外量子效率（EQE）目前均已突破20 %。然而，作為三基色之一的藍光PeLED卻發展較為緩慢，嚴重製約了全彩色PeLED的發展。
  • 頂發光微腔結構實現高效率鈣鈦礦發光二極體
    一、導讀金屬滷化物鈣鈦礦材料具有可溶液法製備、高螢光量子效率、高色純度等特點。近年來，鈣鈦礦發光二極體（PeLED）的器件效率提升迅速，成為下一代照明與顯示技術的有力競爭者。然而，由於鈣鈦礦材料較大的折射率，導致大量的光子被限制在器件內部，阻礙了PeLED效率的進一步提升。
  • 我國科研人員研究鈣鈦礦LED發光取得新突破
    新華社西安10月11日電（記者許祖華）我國科研人員近日在鈣鈦礦LED發光研究方面取得新突破，他們利用低溫溶液法，在鈣鈦礦發光層設計上提出了新思路，將近紅外鈣鈦礦LED外量子效率提高到20.7%。相關研究成果於10月11日在《自然》雜誌上在線發表。
  • Light: 黃維&王建浦|頂發光微腔結構實現高效率鈣鈦礦發光二極體
    近年來，鈣鈦礦發光二極體（PeLED）的器件效率提升迅速，成為下一代照明與顯示技術的有力競爭者。然而，由於鈣鈦礦材料較大的折射率，導致大量的光子被限制在器件內部，阻礙了PeLED效率的進一步提升。平板型底發光器件的光耦合效率通常為20%左右，其發光層發出的光子大部分被限制在了器件內部，無法從正面出射。
  • Advanced Optical Materials:新型多量子阱鈣鈦礦材料——基於壘寬調控的鈣鈦礦發光二極體
    鈣鈦礦發光二極體（LED）因可低成本的製備成大面積柔性器件，色純度高，顏色可調等特性吸引了越來越多的研究者關注。
  • 綠光鈣鈦礦LED器件外量子效率達20.3%
    綠色可見光鈣鈦礦LED器件的外量子效率達到20．3％，刷新了該領域的世界紀錄！記者11日從華僑大學獲悉，該校魏展畫教授團隊提出了一種全新的薄膜製備策略，並優化了LED器件結構，製備出了全球領先的高亮度、高量子轉換效率的LED器件，在鈣鈦礦電致發光領域取得了重大研究進展，推動我國向發展具有自主智慧財產權的、價格低廉的顯示和照明器件產業邁出重要的一步。該研究成果於11日發表在國際頂級學術期刊《自然》雜誌上。
  • 鄭大溶液法製備出全無機鈣鈦礦量子點發光二極體—新聞—科學網
    日前，從鄭州大學傳來消息，該校物理工程學院在新型鈣鈦礦發光二極體方面取得積極進展，在國際上首次用全溶液法製備鈣鈦礦發光二極體（LED），相關成果以「Strategy
  • 《Adv Mater》高效又穩定的鈣鈦礦發光二極體!
    本文詳細研究了甲脒碘化鉛（FAPbI3）基PeLEDs的降解過程，結合實驗和理論研究，進一步揭示了Cs+和Rb+離子摻雜的PeLEDs具有15.84%的外量子效率，是鹼-陽離子摻雜FAPbI3器件中最高的。
  • 超高真空退火,輔助量子阱尺寸剪裁,提高鈣鈦礦發光二極體效率!
    準二維（Q-2D）鈣鈦礦具有多維量子阱（QWs）的特性，是光電子應用的主要候選材料。然而，由於聲子-激子相互作用和絕緣的有機陽離子的夾雜，過多的低維鈣鈦礦對器件效率不利。來自南京理工大學最新研究表明，通過超高真空（UHV）退火去除有機陽離子1-萘甲胺碘化物（NMAI），抑制了低維QWs的形成。
  • ...自然▪通訊》)報導鈣鈦礦基高效深紅光發光二極體
    西工大新聞網9月22日電 近年來，鈣鈦礦材料成為新一代的明星材料，其研究開發熱潮大有超越石墨烯之勢。由於全無機鈣鈦礦CsPbI3具有合適的帶隙（~1.7eV）和優異的熱穩定性，在光伏電池、發光二極體等光電器件的研究中引起了廣泛的興趣。然而形成具有光電活性的黑相CsPbI3，一般需要高溫退火（300 ~ 370℃）以克服相轉變所需要的能壘。
  • 西北工大黃維院士團隊報導鈣鈦礦基高效深紅光發光二極體
    近年來，鈣鈦礦材料成為新一代的明星材料，其研究開發熱潮大有超越石墨烯之勢。）和優異的熱穩定性，在光伏電池、發光二極體等光電器件的研究中引起了廣泛的興趣。前人的研究表明，在鈣鈦礦電池的前驅體溶液中加入氫碘酸可以有效降低成相溫度，雖然其作用機制還存在爭議性。但是針對發光應用而言，這種低溫成相法製備的鈣鈦礦薄膜的缺陷偏高以及螢光量子效率低下（小於1 %），導致無法製備高性能發光二極體器件。
  • 科學網—研製出長壽命鈣鈦礦白光發光二極體
    本報訊 鄭州大學物理工程學院副教授史志鋒在新型鈣鈦礦量子點的穩定性提升及發光二極體（LED）研究方面取得新進展，研製出工作壽命超過