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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。
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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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