近日，我國科研團(tuán)隊在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）研究領(lǐng)域取得重大突破。通過加快輻射復(fù)合速率，顯著提高熒光量子效率，使鈣鈦礦LED外量子效率突破30%大關(guān)，接近實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化水平。相關(guān)研究成果的論文日前在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。
鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的LED是一類新興的薄膜LED，具有加工工藝簡便、高亮度高效率等特性，近年來在光電器件研究領(lǐng)域備受矚目，成為全球新型發(fā)光與顯示技術(shù)競爭的焦點。
近年來，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院、柔性電子國家基礎(chǔ)（前沿）科學(xué)中心首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士黃維和南京工業(yè)大學(xué)柔性電子（未來技術(shù)）學(xué)院教授王建浦（現(xiàn)任常州大學(xué)副校長）領(lǐng)銜的創(chuàng)新團(tuán)隊，在鈣鈦礦LED研究方面取得一系列創(chuàng)新成果。
鈣鈦礦發(fā)光材料有三維、低維之分，其中三維鈣鈦礦最有潛力實現(xiàn)高亮度下的高效率發(fā)光，對未來發(fā)光顯示技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化意義重大。然而，三維鈣鈦礦LED外量子效率普遍停留在20%左右，整體性能提升遭遇瓶頸。
為解決三維鈣鈦礦材料熒光量子效率提升這一世界性難題，該團(tuán)隊另辟蹊徑，創(chuàng)造性地提出了一種通過調(diào)控晶體生長的方法，以生成輻射復(fù)合速率更快的鈣鈦礦晶相，從而顯著提高了熒光量子效率的新工藝。
“團(tuán)隊運(yùn)用這一創(chuàng)新性方法成功地保持了三維鈣鈦礦的亞微米結(jié)構(gòu)，使得器件的光提取效率不受影響，達(dá)到了雙管齊下的效果。由此實現(xiàn)了96%的熒光量子效率和32%的光提取效率，并進(jìn)一步制備出外量子效率超過30%的高效鈣鈦礦LED。”王建浦教授介紹說。
談及鈣鈦礦LED的發(fā)展，黃維院士表示，“這一重大突破進(jìn)一步彰顯了基于鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的薄膜LED技術(shù)的巨大潛力，必將推動基于鈣鈦礦LED的顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化步伐。同時，預(yù)示著其在高效綠色照明領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用前景。”
