清華新聞網(wǎng)12月12日電 鈣鈦礦材料因其優(yōu)異的光電特性與可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，在發(fā)光二極管領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，尤其在色純度、熒光量子產(chǎn)率及波長(zhǎng)可調(diào)性方面表現(xiàn)突出。目前，鈣鈦礦藍(lán)光器件的研發(fā)主要圍繞混合鹵素與準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)兩種策略展開(kāi)，通過(guò)組分調(diào)控與維度工程，天藍(lán)光區(qū)域的發(fā)光效率已提高至25%以上，顯示出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。
然而，在深藍(lán)光波段（波長(zhǎng)<450 nm），發(fā)光二極管的效率與亮度仍是亟待突破的重要難題?；禧u策略面臨的相分離問(wèn)題、準(zhǔn)二維結(jié)構(gòu)的無(wú)序性，嚴(yán)重制約著深藍(lán)光器件的發(fā)展。
近日，清華大學(xué)化學(xué)系王朝暉、馬冬昕團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種二維鈣鈦礦PEA2PbBr4單晶薄膜的可控制備策略，獲得了大面積、長(zhǎng)程有序的高質(zhì)量單晶薄膜，實(shí)現(xiàn)了高亮度的深藍(lán)光發(fā)射。這種單晶薄膜晶界數(shù)量少，缺陷密度僅有6.9×1014cm?3，表面粗糙度僅為109pm，有效抑制了非輻射復(fù)合和電聲耦合效應(yīng)，光致發(fā)光量子產(chǎn)率高達(dá)48%。
圖1.空間限域法構(gòu)筑鈣鈦礦單晶薄膜
圖2.鈣鈦礦單晶薄膜的光電性能
圖3.鈣鈦礦深藍(lán)光二極管的光電性能
基于這一材料，研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)筑了深藍(lán)光二極管，發(fā)光峰位于419nm，外量子效率為0.19%，亮度達(dá)到179 cd m?2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鈣鈦礦單晶薄膜作為深藍(lán)光活性層，在實(shí)現(xiàn)高效率和高亮度方面展現(xiàn)出巨大潛力。該研究為未來(lái)照明和顯示應(yīng)用中的低維鈣鈦礦制造提供了創(chuàng)新性的解決方案。
研究成果以“基于鈣鈦礦單晶薄膜的深藍(lán)光發(fā)光器件”（Deep-blue light-emitting diodes based on perovskite single-crystal thin films）為題，于12月10日發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》（Science Advances）。
清華大學(xué)化學(xué)系博士后朱丹蕾為論文第一作者，清華大學(xué)化學(xué)系教授王朝暉、副教授馬冬昕，香港理工大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)系助理教授殷駿為論文共同通訊作者，清華大學(xué)化學(xué)系為第一通訊單位。研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、清華大學(xué)篤實(shí)計(jì)劃、中國(guó)博士后面上項(xiàng)目等的支持。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz8060
供稿：化學(xué)系
編輯：李華山
審核：郭玲
