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近日，依托南京工业大学建设的柔性电子全国重点实验室培育建设点在科学技术前沿取得重大进展。柔性电子(未来技术)学院黄维院士、王建浦教授、朱琳副教授团队合作在钙钛矿发光二极管(LED)研究领域取得重大突破：利用加快辐射复合速率，显著提高荧光量子效率，使钙钛矿LED外量子效率突破30%大关，接近实现产业化的水平。相关成果近日以“Acceleration of radiative recombination for efficient perovskite LEDs”为题发表在国际顶尖学术期刊Nature(《自然》)上。南京工业大学柔性电子(未来技术)学院为本文第一作者和通讯作者单位。
众所周知，发光二极管(LED)是新型显示领域的关键核心技术，在高端制造业中具有非常重要的地位，是新兴产业、未来产业和新质生产力的典型代表。薄膜LED技术是一类可以把LED器件大面积制备于任意基底(包括柔性基底)的关键技术，也是目前主流手机显示屏制造所普遍采纳的先进技术。随着全球新型显示产业与应用领域的不断发展，科技界对更低成本、更高亮度、更优光效的高性能薄膜LED研发愈加深入，不断挑战极限。基于钙钛矿半导体材料的LED是一类新兴的薄膜LED技术，具有加工工艺简便、高亮度高效率等特性。近年来，钙钛矿LED技术在光电器件研究领域备受瞩目，正在孕育颠覆性技术和前沿技术，成为全球新型发光与显示技术激烈竞争的焦点。
钙钛矿发光材料有三维、低维之分，其中三维钙钛矿最有潜力实现高亮度下的高效率发光，对未来发光显示技术实现产业化意义重大。然而，近年来三维钙钛矿LED外量子效率普遍停留在20%左右，整体性能提升遭遇瓶颈。
为解决这一难题，该团队另辟蹊径，创造性地提出了一种通过调控晶体生长的方法，生成辐射复合速率更快的钙钛矿晶相，从而显著提高了荧光量子效率。同时，团队巧妙地运用这一创新性方法成功地保持了三维钙钛矿的亚微米结构，使器件的光提取效率不受影响，达到了双管齐下的效果。该研究由此实现了96%的荧光量子效率和大于30%的光提取效率，并进一步制备出外量子效率达到32%的高效钙钛矿LED，再次创造了钙钛矿LED发光效率的世界纪录。
本研究成果是在国家重点研发计划、国家基础科学中心等科研项目的长期支持下，联合福建师范大学(海峡创新实验室)、复旦大学、浙江大学、中山大学、常州大学和澳门大学等国内柔性电子领域多家优势单位共同攻关取得的。
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