南工大科研团队打破世界纪录

　　钙钛矿LED外量子效率突破20%

　　中化新网讯 利用低温溶液法，南京工业大学科研人员在钙钛矿发光层设计上提出了新思路，将钙钛矿发光二极管(LED)外量子效率提高到20.7%，较国际同行提升了近一半。由南工大海外人才缓冲基地(先进材料研究院)黄维院士、王建浦教授所带领的研究团队在钙钛矿LED方面取得的突破性研究成果，日前发表于《自然》杂志。

　　钙钛矿是一种不仅能用来发电，还能用来发光的热门明星材料，具有制备成本低、荧光量子效率高、色纯度高且颜色可调等特性。近年来兴起的钙钛矿LED更是兼具无机LED和有机发光二极管(OLED)的优势，具有低能耗、高亮度、大尺寸显示与照明等特性，在日常生活和生产中具有广泛的应用前景。

　　“目前平面结构的LED，尤其是OLED的发光效率还比较低。“王建浦介绍说，科学家们通常采用光提取技术提高出光率，但该方法需要增加图案化光栅等特殊结构，成本高、制备工艺复杂，而且还会造成LED发光光谱和出光方向改变，从而影响发光效率。

　　为了破解这一世界性重大科学难题，黄维院士、王建浦教授带领团队进行了长达数年的研究，继2016年提出钙钛矿维度调控创造钙钛矿LED效率记录后，又于近日提出了利用低温溶液法的钙钛矿发光层设计新思路。

　　通过与浙江大学田鹤教授、戴道锌教授团队合作，他们发现钙钛矿发光层是由分散的钙钛矿晶粒和嵌入在晶粒之间的一层8纳米厚的低折射率有机绝缘层组成，并且这种结构可以进一步使器件顶电极形成高低起伏的褶皱结构，从而有效提升器件的出光效率。

　　黄维院士进一步介绍说，“这种特殊的结构就像OLED中的光栅结构一样，可以有效提升器件的出光效率，但是它仅仅是通过在钙钛矿前驱体溶液中加入一种氨基酸添加剂自发形成的，这种添加剂一方面可以和底层衬底结合形成一层有机绝缘层，另一方面可以诱导钙钛矿结晶形成低缺陷密度的高质量晶体，从而实现高效率发光。”

　　“我们的研究主要有两大亮点，一是自组装实现低缺陷、亚微米结构的钙钛矿薄膜;二是钙钛发光二极管外量子效率可达20.7%，突破了之前获得的13%外量子效率。”提及研究成果，王建浦说道。

　　外量子效率高达20.7%的近红外钙钛矿LED，器件辐照度达到390W/(sr·m2)，并且在100mA/cm2的超大电流密度下持续工作20个小时后效率才降低一半，性能远超目前热门的相近发光波段的OLED，这表明钙钛矿LED能够高效率、高亮度地工作。