蓝光钙钛矿发光二极管性能瓶颈被成功突破

科技日报记者 吴长锋

记者5日从中国科学技术大学获悉，该校崔林松教授课题组与英国剑桥大学团队合作，开发出一种提升蓝光钙钛矿发光二极管（LED）性能的新策略，成功突破蓝光钙钛矿LED的性能瓶颈，解决了该领域重要难题。相关研究成果日前在线发表在期刊《自然·光子学》上。

钙钛矿LED因其优越的发光性能和低成本等优势，成为极具潜力的新一代发光与显示技术。近年来，绿光、红光和近红外钙钛矿LED取得了显著进展，其外量子效率均超过20%，可与有机LED和量子点LED相媲美。然而，目前蓝光钙钛矿LED的发展相对滞后，其性能远落后于其他光色的钙钛矿LED，因此高性能蓝光钙钛矿LED的实现是该领域现阶段的瓶颈。

针对以上问题，研究团队设计开发了一种具有共振电子态的多功能有机离子稳定剂双(三苯基正膦基)氯化铵（PPNCl），实现了对钙钛矿相组成和分布的精准调控，抑制了钙钛矿中的非辐射复合通道和离子迁移现象，从而大幅提升了蓝光钙钛矿LED的效率和稳定性。研究人员通过瞬态吸收光谱进一步研究薄膜样品的激发态动力学。结果表明，PPNCl可以有效地加速低维相向高维相的能量转移过程，抑制低维相中不完全的能量转移和非辐射复合带来的能量损失。另一方面，PPNCl分子通过与钙钛矿中的组分形成配位作用和静电作用，成功实现了对钙钛矿薄膜中缺陷的钝化，并有效抑制了钙钛矿薄膜中卤素离子迁移的现象，显著提升钙钛矿薄膜的发光效率和光谱稳定性。

这一研究成果成功实现了高效稳定的蓝光钙钛矿LED。在发射波长483纳米情况下，器件峰值外部量子效率高达21.4%，是目前效率最高的蓝光钙钛矿LED。与此同时，器件的稳定性也实现近30倍的提升。这一创新成果为蓝光钙钛矿LED性能的进一步提升开辟了新道路，标志着在钙钛矿LED技术领域取得了引人瞩目的进展。

（中国科大供图）