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記者12日從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，由中國(guó)科學(xué)院院士、柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任黃維領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建全鈣鈦礦疊層發(fā)光二極管（LED）器件，并創(chuàng)新性地提出利用層間光子循環(huán)效應(yīng)來(lái)提升鈣鈦礦LED的光提取效率，使鈣鈦礦疊層LED的外量子效率突破45%，再次刷新該領(lǐng)域世界紀(jì)錄，這為開(kāi)發(fā)高性能鈣鈦礦LED開(kāi)辟了全新的途徑。該成果11日發(fā)表于《自然》。
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(lái)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(kāi)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)。
論文共同通訊作者、南京工業(yè)大學(xué)柔性電子（未來(lái)技術(shù)）學(xué)院教授王娜娜介紹，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，其當(dāng)前發(fā)光效率已逐步接近商業(yè)化有機(jī)LED水平，并且在亮度和色純度方面更有優(yōu)勢(shì)。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(guò)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。
此次研究中，團(tuán)隊(duì)通過(guò)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。論文共同通訊作者、柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授王建浦介紹：“更為重要的是，我們通過(guò)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，實(shí)現(xiàn)了‘1+1>2’的效果。”
論文共同通訊作者黃維表示，該策略使疊層鈣鈦礦LED器件效率達(dá)到商業(yè)化水平，不僅實(shí)現(xiàn)了疊層器件亮度的疊加，更開(kāi)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了發(fā)光單元間的協(xié)同增效，展現(xiàn)出鈣鈦礦材料在構(gòu)建低工作電壓、高亮度、高色純度疊層發(fā)光器件方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
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