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Nature（《自然》）報(bào)道黃維院士、王建浦教授團(tuán)隊(duì)鈣鈦礦發(fā)光二極管研究新成果
時(shí)間：2018-10-11
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作者：海外人才緩沖基地（先進(jìn)材料研究院）
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近日，由海外人才緩沖基地（先進(jìn)材料研究院）黃維院士、王建浦教授帶領(lǐng)的IAM團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域再次取得重大突破。他們?cè)谑澜缟鲜状瓮ㄟ^自發(fā)形成的具有亞微米尺度的離散型鈣鈦礦，使LED的光提取效率得到大幅度提升，在低成本、高亮度、大面積LED領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用潛力，相關(guān)成果于10月11日發(fā)表在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)刊物——Nature（《自然》）上。
LED能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)成光能，被稱為第四代照明光源或綠色光源，在顯示與照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，具有廣闊的市場(chǎng)前景以及巨大的市場(chǎng)價(jià)值。但是，目前平面結(jié)構(gòu)的LED、尤其是有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）的發(fā)光效率還比較低，原因在于除了約20%-30%的光子能通過折射離開器件外，其他光子都被限制在器件中，因此科學(xué)家們通常采用光提取技術(shù)來提高LED的出光效率，然而該方法需要增加圖案化光柵等特殊結(jié)構(gòu)，并且成本高、制備工藝復(fù)雜，往往還會(huì)造成LED發(fā)光光譜和出光方向的改變，從而影響發(fā)光效率。
針對(duì)這一世界性的重大科學(xué)難題，黃維院士、王建浦教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)，通過一種簡(jiǎn)單的低溫溶液法，實(shí)現(xiàn)了由一層非連續(xù)、不規(guī)則分布的鈣鈦礦晶粒和嵌入在鈣鈦礦晶粒之間的低折射率有機(jī)絕緣層組成的發(fā)光層，進(jìn)而大幅度地提高了LED的光提取效率。據(jù)IAM團(tuán)隊(duì)學(xué)術(shù)帶頭人、該研究主要負(fù)責(zé)人、先進(jìn)材料研究院常務(wù)副院長(zhǎng)王建浦教授介紹，使用該方法制備的LED器件外量子效率達(dá)到20.7%，在100 mA cm-2的電流密度下能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到12%。此外，通過與浙江大學(xué)田鶴教授、戴道鋅教授團(tuán)隊(duì)之間的合作，他們發(fā)現(xiàn)該方法形成的非周期性結(jié)構(gòu)可以將LED光提取效率提高10個(gè)百分點(diǎn)。
黃維院士指出，IAM團(tuán)隊(duì)作為國(guó)際上鈣鈦礦發(fā)光領(lǐng)域的開拓者之一，致力于解決鈣鈦礦發(fā)光器件中存在的效率和穩(wěn)定性問題，繼開展“鈣鈦礦維度調(diào)控實(shí)現(xiàn)高效發(fā)光”研究以來，此項(xiàng)研究成果再次實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦LED發(fā)光領(lǐng)域的重大突破，與目前市場(chǎng)上的OLED相比，所獲得的器件效率大體一致，甚至在高亮度條件下的能量轉(zhuǎn)化效率優(yōu)于OLED，從而展現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0576-2
作者：海外人才緩沖基地（先進(jìn)材料研究院）；審核：王建浦
