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本報(bào)訊（記者溫才妃 通訊員朱琳）南京工業(yè)大學(xué)柔性電子（未來(lái)技術(shù)）學(xué)院教授王建浦團(tuán)隊(duì)在環(huán)境友好型鈣鈦礦發(fā)光二極管領(lǐng)域取得重大突破。該團(tuán)隊(duì)基于科學(xué)方法構(gòu)筑的錫基鈣鈦礦發(fā)光二極管器件外量子效率達(dá)到8.3%，創(chuàng)下目前錫基鈣鈦礦發(fā)光二極管最高效率紀(jì)錄。日前，相關(guān)成果發(fā)表于《自然-光子學(xué)》。

金屬鹵化物鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光電性質(zhì)和可溶液加工特性，在太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、光電探測(cè)器等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，高效鈣鈦礦發(fā)光二極管目前仍以環(huán)境不太友好的鉛基鈣鈦礦為主，這限制了其實(shí)際應(yīng)用。

近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)相繼將錫基鈣鈦礦發(fā)光二極管的外量子效率提高到3%和5.3%，但器件性能仍遠(yuǎn)低于鉛基器件。這主要是由于錫基鈣鈦礦的結(jié)晶速度過(guò)快導(dǎo)致形成的薄膜缺陷態(tài)較多，而缺陷態(tài)往往是發(fā)光猝滅中心，使得器件發(fā)光效率難以提高。

通過(guò)原位光譜表征技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，錫基鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)初期（10秒內(nèi)）晶粒的快速聚集是缺陷態(tài)形成的主要原因。由此他們摒棄原先“邊制膜邊完善”的思路，直接在錫基鈣鈦礦薄膜生長(zhǎng)初期進(jìn)行干預(yù)。

“如果將錫基鈣鈦礦薄膜比作一張煎餅，那么，原先的反溶劑輔助結(jié)晶方法就像在一張攤制不均勻的煎餅上附加作用力，讓煎餅更平整；溶劑氛圍調(diào)控結(jié)晶方法則是通過(guò)控制環(huán)境讓煎餅更均勻?！闭撐牡谝蛔髡?、南京工業(yè)大學(xué)副教授常進(jìn)表示，他們?cè)阝}鈦礦前驅(qū)體溶液中引入與碘化亞錫等組分有強(qiáng)化學(xué)作用的一類(lèi)添加劑，有效抑制了鈣鈦礦晶粒的快速聚集，減少了鈣鈦礦晶體生長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)光猝滅中心的形成，使晶粒更加有序地“集結(jié)”。

該研究為實(shí)現(xiàn)更高性能的錫基鈣鈦礦光電器件提供了全新思路和途徑。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-023-01231-y

2023年7月5日《中國(guó)科學(xué)報(bào)》第1版：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/7/375205.shtm