南開(kāi)化學(xué)科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)高性能全鈣鈦礦三結(jié)白光LED

3月11日，國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）在線發(fā)表了南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院袁明鑒教授、姜源植研究員領(lǐng)銜課題組的最新研究成果。

圖片來(lái)源：Nature Photonics

團(tuán)隊(duì)在新型鈣鈦礦全彩超高清顯示技術(shù)領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，成功研發(fā)出一種高性能的紅、綠、藍(lán)三結(jié)串聯(lián)白光鈣鈦礦LED，可應(yīng)用于下一代高色域背光源和超高清顯示領(lǐng)域。

據(jù)悉，鈣鈦礦LED憑借其極高的色純度和靈活的可調(diào)波長(zhǎng)特性，然而，要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的白光顯示，通常需要將紅、綠、藍(lán)三種發(fā)光單元進(jìn)行垂直堆疊。在傳統(tǒng)的制備工藝中，溶液加工方式極易對(duì)底層材料造成溶劑損傷，嚴(yán)重削弱了器件的效率與穩(wěn)定性。

雖然轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)曾被寄予厚望，但傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)印過(guò)程往往因界面粘附力過(guò)強(qiáng)而破壞薄膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致性能大幅退化。

針對(duì)這一核心痛點(diǎn)，南開(kāi)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了固液可切換界面新策略。通過(guò)引入一種能夠受控釋放甲胺的羧酸銨中間層，團(tuán)隊(duì)在轉(zhuǎn)印過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦表面的瞬時(shí)液化，該設(shè)計(jì)顯著降低了界面間的粘附力與機(jī)械應(yīng)力，使得轉(zhuǎn)印后的薄膜在形貌和光電性能上完全達(dá)到了原始旋涂薄膜的水平，實(shí)現(xiàn)了無(wú)損集成。

在器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于氟化鋰、金與三氧化鉬的高效子單元連接層，通過(guò)精密的界面偶極調(diào)控與隧穿輔助注入機(jī)制，成功將電荷生成勢(shì)壘降至最低，總電壓損耗僅為0.5伏左右。

得益于無(wú)損轉(zhuǎn)印工藝與優(yōu)化后的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，該全鈣鈦礦三結(jié)白光LED器件最高亮度達(dá)到67370坎德拉每平方米，峰值外量子效率高達(dá)17.6%，色域覆蓋范圍更是達(dá)到了143%的NTSC標(biāo)準(zhǔn)，超越了此前報(bào)道的所有鈣鈦礦基串聯(lián)白光LED記錄。

研究團(tuán)隊(duì)表示，轉(zhuǎn)印集成策略不僅提升鈣鈦礦LED的效率和色域表現(xiàn)，更展現(xiàn)出規(guī)模化生產(chǎn)潛力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝在剛性玻璃和柔性聚合物基底上均具有良好的兼容性。目前，團(tuán)隊(duì)已成功研制出背光顯示原型機(jī)，初步驗(yàn)證了該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向工程化的可行性。

來(lái)源：南開(kāi)大學(xué)新聞網(wǎng)、LEDinside整理

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