記者2月5日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校崔林松教授課題組與英國(guó)劍橋大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，開發(fā)出一種提升藍(lán)光鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）性能的新策略，成功突破藍(lán)光鈣鈦礦LED的性能瓶頸，解決了該領(lǐng)域重要難題。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表在期刊《自然·光子學(xué)》上。
鈣鈦礦LED因其優(yōu)越的發(fā)光性能和低成本等優(yōu)勢(shì)，成為極具潛力的新一代發(fā)光與顯示技術(shù)。
近年來(lái)，綠光、紅光和近紅外鈣鈦礦LED取得了顯著進(jìn)展，其外量子效率均超過20%，可與有機(jī)LED和量子點(diǎn)LED相媲美。然而，目前藍(lán)光鈣鈦礦LED的發(fā)展相對(duì)滯后，其性能遠(yuǎn)落后于其他光色的鈣鈦礦LED，因此高性能藍(lán)光鈣鈦礦LED的實(shí)現(xiàn)是該領(lǐng)域現(xiàn)階段的瓶頸。
針對(duì)以上問題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開發(fā)了一種具有共振電子態(tài)的多功能有機(jī)離子穩(wěn)定劑雙(三苯基正膦基)氯化銨（PPNCl），實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈣鈦礦相組成和分布的精準(zhǔn)調(diào)控，抑制了鈣鈦礦中的非輻射復(fù)合通道和離子遷移現(xiàn)象，從而大幅提升了藍(lán)光鈣鈦礦LED的效率和穩(wěn)定性。研究人員通過瞬態(tài)吸收光譜進(jìn)一步研究薄膜樣品的激發(fā)態(tài)動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，PPNCl可以有效地加速低維相向高維相的能量轉(zhuǎn)移過程，抑制低維相中不完全的能量轉(zhuǎn)移和非輻射復(fù)合帶來(lái)的能量損失。另一方面，PPNCl分子通過與鈣鈦礦中的組分形成配位作用和靜電作用，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈣鈦礦薄膜中缺陷的鈍化，并有效抑制了鈣鈦礦薄膜中鹵素離子遷移的現(xiàn)象，顯著提升鈣鈦礦薄膜的發(fā)光效率和光譜穩(wěn)定性。
這一研究成果成功實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定的藍(lán)光鈣鈦礦LED。在發(fā)射波長(zhǎng)483納米情況下，器件峰值外部量子效率高達(dá)21.4%，是目前效率最高的藍(lán)光鈣鈦礦LED。與此同時(shí)，器件的穩(wěn)定性也實(shí)現(xiàn)近30倍的提升。這一創(chuàng)新成果為藍(lán)光鈣鈦礦LED性能的進(jìn)一步提升開辟了新道路，標(biāo)志著在鈣鈦礦LED技術(shù)領(lǐng)域取得了引人矚目的進(jìn)展。
圖片來(lái)源|東西南北雜志社
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