钙钛矿叠层LED实现超45%外量子效率新纪录

科技日报南京11月12日消息，南京工业大学“柔性电子全国重点实验室”科研团队近日取得重要进展。由中国科学院院士黄维带领的研究组，首次成功制备出全钙钛矿叠层发光二极管（LED），并首创性地利用层间光子循环效应，有效提升了钙钛矿LED器件的光提取效率，使其外量子效率突破45%，刷新了全球纪录。相关研究成果已于11月11日发表在《自然》杂志。

随着显示和照明产业对高性能LED的需求不断增长，如何开发集高亮度、低成本与柔性形态于一体的新型LED，这一课题已成为当前科技领域的重大关注点。

论文共同通讯作者、南京工业大学柔性电子（未来技术）学院教授王娜娜介绍，钙钛矿LED凭借低成本、高色纯度以及可溶液加工等优势，受到了广泛认可。近年来，钙钛矿LED的发光效率已逐渐接近商业有机LED，并在亮度和色纯度方面具备更强表现。目前，商用有机LED屏幕多采用叠层结构，串联多个发光单元以在同一电流密度下实现亮度叠加，该设计成为提升LED综合性能的关键路径之一。

但过去叠层钙钛矿LED的外量子效率普遍不足10%，甚至低于普通单结器件，这成为其商业化应用的主要瓶颈。

此次突破，团队通过优化连接层的设计，实现了叠层器件内高效的电荷传输和平衡。论文另一位共同通讯作者、柔性电子全国重点实验室教授王建浦表示：“我们的研究不仅优化了电荷注入，还通过调控钙钛矿发光层的微纳结构，首次将层间光子循环效应应用于叠层器件。即由某一发光单元释放出的光子，能够为另一层钙钛矿吸收并再次发射，这极大地提高了整体光提取效率，实现了‘1+1>2’的突破。”

黄维院士指出，新策略使叠层钙钛矿LED的效率正式达到商业标准，既实现了亮度的叠加，更进一步发挥了不同发光单元之间的协同效益，也体现了钙钛矿材料在低电压、高亮度、高色纯度多层发光器件方面的特殊优势。