《自然》杂志在线发表最新研究成果:钙钛矿发光二极管效率突破20% !2018-10-11来源 : 信息快讯网
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《自然》杂志在线发表最新研究成果:钙钛矿发光二极管效率突破20% !-信息快讯网

▲西北工业大学柔性电子研究院首席科学家、中国科学院院士黄维教授。

由西北工业大学柔性电子研究院首席科学家、中国科学院院士黄维教授与南京工业大学先进材料研究院常务副院长王建浦教授带领的IFE和IAM团队,近日在钙钛矿发光二极管(LED)领域再次取得重大突破:他们在世界上首次通过自发形成的具有亚微米尺度的离散型钙钛矿,使LED的光提取效率得到大幅度提升,在低成本、高亮度、大面积LED领域展现出独特的应用潜力,再次刷新世界纪录。相关成果10月11日在线发表在国际顶尖学术刊物Nature(《自然》)上。

LED是一种能够将电能转化成光能的半导体电子元件,被称为第4代照明光源或绿色光源,在显示与照明领域应用广泛,具有广阔的市场前景和巨大的市场价值。但是,目前平面结构的LED尤其是有机发光二极管(OLED)的发光效率还较低,科学家们通常采用光提取技术来提高LED的出光效率。2016年该科研团队即提出钙钛矿维度调控创造钙钛矿发光二极管(LED)效率记录。

针对这一世界性的重大科学难题,黄维院士和王建浦教授所带领的团队,通过低温溶液法,实现了由一层非连续、不规则分布的钙钛矿晶粒和嵌入在钙钛矿晶粒之间的低折射率有机绝缘层组成的发光层,进而大幅度地提高了LED的光提取效率。

对于从事钙钛矿LED研究的科学家们来说,唯有平整、覆盖率高、无明显孔洞的钙钛矿薄膜才是实现高效率器件的基础。此次在《自然》杂志上发表的题为“基于自发形成亚微米结构的钙钛矿发光二极管”的研究论文不仅打破这一观点,还报道了当前世界上最高的钙钛矿LED外量子效率。

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▲钙钛矿LED的制备与亚微米结构表征。

据王建浦教授介绍,使用该方法制备的LED器件外量子效率达到20.7%,在100mA cm-2的电流密度下能量转化效率达到12%。此外,通过与浙江大学田鹤教授、戴道锌教授团队之间的合作,他们发现该方法形成的非周期性结构可以将LED光提取效率提高10个百分点。

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▲ 钙钛矿LED的光电特性。

黄维院士告诉记者,IFE与IAM团队作为国际上钙钛矿发光领域的开拓者之一,致力于解决钙钛矿发光器件中存在的效率和稳定性问题,继开展“钙钛矿维度调控实现高效发光”研究以来,此项研究成果再次实现了钙钛矿LED发光领域的重大突破,与目前市场上的OLED相比,所获得的器件效率大体一致,甚至在高亮度条件下的能量转化效率优于OLED,展现出非常广阔的应用前景。

黄维院士为该论文的共同通讯作者。以上研究工作得到国家重大科学研究计划、国家自然科学基金委员会杰出青年科学基金项目等资助。

2014年以来,黄维院士领衔的创新团队已相继在《自然》《自然.材料》《自然.纳米技术》《自然.光子学》和《自然.通讯》等国际顶尖学术期刊上发表系列重要学术成果。

文:报驻陕记者韩 宏

图:西北工业大学

编辑制作:韩 宏

责任编辑:叶志明

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