近日，西北工業(yè)大學(xué)常務(wù)副校長、柔性電子研究院首席科學(xué)家黃維院士與瑞典林雪平大學(xué)高峰博士、北京計算機(jī)科學(xué)研究中心劉利民博士進(jìn)行合作，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管(LED)領(lǐng)域取得重大突破，實(shí)現(xiàn)了外量子效率達(dá)到21.6%的高效鈣鈦礦LED器件，再次刷新了世界紀(jì)錄。
鉛鹵化物鈣鈦礦是近些年來迅速發(fā)展起來的一類廉價且光電性能良好的半導(dǎo)體材料，在發(fā)光二極管(LED)、光伏電池、激光、光電探測器等方面得到廣泛的研究。雖然溶液處理的鈣鈦礦材料在各個光電領(lǐng)域均已表現(xiàn)出不俗的性能，但其性能始終受制于缺陷介導(dǎo)的非輻射損耗。使用有機(jī)分子進(jìn)行缺陷鈍化是一類很有前景的方案，然而由于缺乏對鈍化分子構(gòu)效關(guān)系的深刻理解，這一方案的實(shí)施效果始終不盡如人意。
針對這一科學(xué)難題，黃維院士團(tuán)隊(duì)與高峰博士及劉利民博士團(tuán)隊(duì)共同提出了鈍化分子形成氫鍵與鈍化效應(yīng)的競爭機(jī)制，并通過理性分子設(shè)計，削弱氫鍵的限制作用，從而顯著改善了鈍化的效果并降低了鈣鈦礦薄膜中的非輻射損耗。通過這一發(fā)現(xiàn)，黃維課題組實(shí)現(xiàn)了外量子效率達(dá)到21.6%的高效鈣鈦礦LED器件，再次刷新了世界紀(jì)錄。此外，在高達(dá)200 mA cm-2的大電流密度下，其外量子效率依然能達(dá)到20.1%。這一發(fā)現(xiàn)為解決鈣鈦礦光電器件非輻射損耗的問題提出了新的思路，并有助于鈣鈦礦光伏電池、發(fā)光二極管、激光以及光電探測器性能進(jìn)一步提升。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在Nature Photonics(《自然·光子學(xué)》)上。
