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 of Solution-Processed All-Inorganic Heterostructure for Humidity/Temperature-Stable Perovskite Quantum Dot Light-Emitting Diodes」為題發表於國際權威期刊《美國化學會·納米》上(ACS Nano 12 (2), 1462–1472 (2018),論文連結:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b07856)。該論文的第一作者為史志鋒副教授,通訊作者為李新建教授和單崇新教授。
近幾年,新興的金屬滷化物鈣鈦礦材料在發光器件方面的應用開始引起人們的廣泛關注,自2014年9月劍橋大學的研究人員首次報導鈣鈦礦LED的室溫工作後,該型器件的發光性能在短短幾年內取得了快速的發展,外量子效率從最初的0.1%已提升至10%以上,展現出良好的發展勢頭。但是,該型器件的工作穩定性不佳是限制其走向應用的關鍵問題。同時其製備工藝較為複雜,無機氧化物電荷注入層的獲得依賴於高溫、高壓生長設備,也不利於將來的工業化大規模生產。
在之前的工作中,史志鋒副教授採用全無機異質結構理念製備出高效穩定的綠光鈣鈦礦LED(Nano Letters,17, 313-321 (2017))。本文中史志鋒副教授在前期工作的基礎上,發展出基於低成本、有潛力應用於大規模生產的全溶液工藝,成功製備出高效穩定的鈣鈦礦量子點LED。該器件表現出高亮度的綠光發射,外量子效率達到3.79%,最大亮度為每平方米6093.2坎德拉,其綜合性能與常用真空沉積法製備的鈣鈦礦LED相當,同時保持了溶液法的獨特優勢。更重要的是,該器件展現出優良的溼度、溫度穩定性。在相對溼度75%的高溼環境下,器件可連續工作12小時以上,在120攝氏度的高溫環境下仍有較強的光輸出,且經歷連續三次加熱、冷卻循環測試後,器件的發光性能可恢復至原來的85%。據知這是國際上全溶液法製備鈣鈦礦LED的首次嘗試,也是鈣鈦礦LED溼度、溫度穩定性的首次報導,所獲得的研究成果可為鈣鈦礦基LED的進一步發展和應用提供新的思路。