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钙钛矿发光二极管研究取得突破,LED显示屏行业取得又一利器

2019-04-12 crazy 541

近日,海外研究团队黄维院士团队、北京计算机科学研究中心刘利民博士、瑞典林雪平大学高峰博士经过多年研究,终于在钙钛矿发光二极管(LED)领域取得重大突破,钙钛矿LED器件外量子效率达到21.6%,刷新了世界最高纪录。


铅卤化物钙钛矿是近些年来迅速发展起来的一类廉价且光电性能优良的半导体材料,众多研究机构在LED显示屏、光伏电池、激光等领域进行了广泛的研究。当前广泛使用的溶液处理的钙钛矿材料虽然各个光电领域均已表现出不俗的性能,但其性能始终不能达到完美,制约于介导的非辐射损耗。有一种研究认为使用有机分子进行缺陷钝化是一种优秀的解决方案方案,然而人类当前的科技水平仍然由于缺乏对钝化分子构效关系的理解,因此该方案的进展十分缓慢。

传统LED显示屏

传统LED显示屏

当前LED显示屏领域已经发展接近极限,迫切需要新的发展方向,来提高LED显示屏的性能和使用寿命。为了解决这一困难,黄维院士团队、北京计算机科学研究中心刘利民博士、瑞典林雪平大学高峰博士共同提出了钝化分子形成氢键与钝化效应的竞争机制,并通过理性分子设计,削弱氢键的限制作用,从而显著改善了钝化的效果并降低了钙钛矿薄膜中的非辐射损耗。通过这一发现,课题组实现了外量子效率达到21.6%的高效钙钛矿LED器件,刷新了世界纪录。不仅如此,即便在200 mA cm-2的大电流下,外量子效率依然超过20%,达到了20.1%。这一研究成果为解决钙钛矿光电器件非辐射损耗困扰了科学界多年的老问题提出了全新的解决方案,并有助于LED显示屏、发光二极管、激光技术的进一步发展。


高峰博士指出,作为国际上钙钛矿发光领域的开拓团队之一,我们致力于解决钙钛矿发光器件中存在的效率和稳定性问题。与目前市场上的OLED相比,研究团队所获得的器件效率大体一致,在极端高亮度条件下的各项性能参数甚至要优于OLED,可以说此项研究成功有着非常广阔的商业前景,LED显示屏行业也就受益匪浅。


该研究成果以“Rational molecular passivation for high-performance perovskite light-emitting diodes”为题发表在美国自然杂志上,DOI:10.1038/s41566-019-0390-x,团队为该论文的共同作者。


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