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新方法將鈣鈦礦二極管外量子效率提高兩成
本報(bào)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(guó)際同行提升近一半。”日前，中科院院士黃維、南京工業(yè)大學(xué)海外人才緩沖基地（先進(jìn)材料研究院）教授王建浦團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管方面取得的突破發(fā)表于《自然》雜志。
平面結(jié)構(gòu)的LED發(fā)光效率較低，原因是除了20%~30%的光子能通過(guò)折射離開(kāi)器件外，其他光子都被限制在器件中。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種鈣鈦礦發(fā)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(jī)絕緣層組成，并且這種結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步使器件頂電極形成高低起伏的褶皺結(jié)構(gòu)，從而有效提升器件的出光效率。
研究人員在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入一種氨基酸添加劑，這種添加劑一方面可以和底層襯底結(jié)合形成一層有機(jī)絕緣層，另一方面可以誘導(dǎo)鈣鈦礦結(jié)晶形成低缺陷密度的高質(zhì)量晶體，從而實(shí)現(xiàn)高效率發(fā)光。
王建浦介紹說(shuō)，該研究可自組裝實(shí)現(xiàn)低缺陷、亞微米結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦薄膜，同時(shí)鈣鈦發(fā)光二極管外量子效率達(dá)20.7%，突破了之前獲得的13%外量子效率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在8納米厚的有機(jī)層中鑲嵌著自發(fā)形成的亞微米級(jí)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，有效避免了LED由于鈣鈦礦低覆蓋度造成的電流泄漏。這預(yù)示著鈣鈦礦LED在光源與顯示領(lǐng)域有著極其廣闊的應(yīng)用前景。
相關(guān)論文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0576-2
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2018-10-17 第1版 要聞)
