據(jù)南京工業(yè)大學(xué)，于2025年11月12日?qǐng)?bào)道，日前，柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士、王建浦教授和王娜娜教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域取得重大進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了全鈣鈦礦疊層LED器件，并創(chuàng)新性地提出利用層間光子循環(huán)效應(yīng)來提升鈣鈦礦LED的光提取效率，使得疊層鈣鈦礦LED的外量子效率突破45%，再次刷新該領(lǐng)域世界紀(jì)錄。無疑，這一突破為開發(fā)高性能鈣鈦礦LED開辟了全新的途徑。11月11日，相關(guān)研究成果以“High Performance Tandem Perovskite LEDs through Interlayer Photon Recycling”為題，發(fā)表于國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）。南京工業(yè)大學(xué)為論文第一作者和通訊作者單位。
發(fā)光二極管技術(shù)能夠直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，近年來在照明與顯示等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。隨著市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)顯示和照明需求的不斷提升，開發(fā)兼具高亮度、低成本及柔性化特征的新型LED技術(shù)已成為世界科技前沿的研究熱點(diǎn)。鈣鈦礦LED因其兼具可溶液加工、色純度高、制備成本低等優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注，其性能已逐步接近商業(yè)化有機(jī)LED水平。目前，商業(yè)化有機(jī)LED顯示屏幕普遍采用疊層器件結(jié)構(gòu)，通過串聯(lián)多個(gè)發(fā)光單元，在相同電流密度下實(shí)現(xiàn)亮度疊加，已成為提升LED亮度與使用壽命的關(guān)鍵路徑。然而，當(dāng)前疊層鈣鈦礦LED的外量子效率仍不足10%，甚至遠(yuǎn)低于單結(jié)器件，嚴(yán)重制約其商業(yè)化進(jìn)程。
針對(duì)這一世界性難題，團(tuán)隊(duì)通過優(yōu)化連接層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了疊層器件中高效的電荷注入與平衡。更為重要的是，通過調(diào)控鈣鈦礦發(fā)光層的微納結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新性地提出利用疊層器件中獨(dú)特的層間光子循環(huán)效應(yīng)的策略，即一個(gè)發(fā)光單元產(chǎn)生的光子可被另一鈣鈦礦層重新吸收并再次發(fā)射，從而突破了傳統(tǒng)光提取效率的限制。該策略使疊層鈣鈦礦LED器件效率超越了單結(jié)器件效率的簡(jiǎn)單疊加，實(shí)現(xiàn)了“1+1>2”的效果，所制備的LED器件外量子效率達(dá)到45.5%，在100mAcm-2電流密度下仍保持34.5%的高效率，再次創(chuàng)造了鈣鈦礦LED發(fā)光效率的世界紀(jì)錄。
該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)中心、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金和江蘇省攀登項(xiàng)目等科研項(xiàng)目的長(zhǎng)期支持。
