​(談天說地)鈣鈦礦發光二極管 陳席元

 筆者從南京工業大學獲悉,該校柔性電子全國重點實驗室主任、中國科學院院士黃維與王建浦、王娜娜教授團隊創新提出「層間光子循環」,將疊層鈣鈦礦發光二極管(LED)的外量子效率提升至45.5%。國際學術期刊《自然》在線發表相關論文。

 王娜娜介紹,鈣鈦礦光伏電池將光能轉化為電能,鈣鈦礦LED則相反,將電能轉化為光能。相較成熟的有機LED,鈣鈦礦LED在發光亮度和色純度方面更有優勢,也是近年來全球新型發光與顯示技術的研究熱點。

 目前,成熟的有機LED普遍採用疊層器件結構,通過串聯多個發光單元,在提高亮度的同時延長器件壽命。而疊層鈣鈦礦LED的外量子效率長期未突破10%,成為鈣鈦礦LED產業化進程中的一處瓶頸。

 「疊層不是簡單的『1+1=2』,其核心難點在於連接層要同時實現高效的載流子注入與光子透射,並在溶液逐層旋涂的過程中,保證每一層鈣鈦礦薄膜的質量。」王建浦介紹,十餘年來,團隊不斷優化連接層和鈣鈦礦發光層的微納結構,創新提出「層間光子循環」,讓一層鈣鈦礦層產生的光子,可以被另一個鈣鈦礦層重新吸收並再次發射,從而突破傳統光提取效率的限制。

 實驗結果顯示,團隊製備的疊層鈣鈦礦LED器件外量子效率達45.5%。《自然》審稿人評價,此次提出的「層間光子循環」,為今後提升鈣鈦礦LED效率開闢了一個重要方向。

 黃維表示,儘管團隊製備的疊層鈣鈦礦LED尚處於實驗室階段,但器件效率已達商業化水平。團隊將嘗試放大實驗室成果,穩步推進鈣鈦礦LED產業化。◇