常州大学王建浦教授团队钙钛矿LED研究取得重大突破

本文转自：新华日报

近日，西北工业大学黄维院士和常州大学王建浦教授带领的IAM团队在钙钛矿发光二极管（LED）领域再次取得重大突破。他们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。相关成果发表在国际顶尖学术期刊Nature（《自然》）上。

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）的技术，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，基于钙钛矿半导体材料的LED是一类新型的薄膜LED，具有加工工艺简便、高亮度高效率等特性，近年来在光电器件研究领域备受瞩目，成为全球新型发光与显示技术竞争的焦点。

王建浦教授领导的创新团队在钙钛矿LED研究领域深耕多年。早在10年前，团队利用界面调控构建高效率器件，在国际上率先突破了钙钛矿LED外量子效率1%的瓶颈。苦心孤诣10余年，团队研究成果在全球钙钛矿LED研究领域中形成重大影响，为海内外同行探索高效率钙钛矿LED提供了宝贵借鉴，团队在钙钛矿LED领域发表的高水平研究成果在国际权威的科技数据库——科睿唯安发布的“研究前沿”中位列全球首位。

长期以来，三维钙钛矿被认为最有潜力实现高亮度下的高效率发光，这对未来发光显示技术实现产业化意义重大。但是，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。“外量子效率由荧光量子效率和光提取效率共同决定，虽然器件光提取效率限制已被突破，但是荧光量子效率的提升却未及预期。荧光量子效率是辐射复合与非辐射复合过程竞争的结果，也就是说，为了提升荧光量子效率，需要抑制非辐射复合、提升辐射复合。以往研究中大多采取缺陷钝化的方式来抑制非辐射复合，但即使三维钙钛矿薄膜缺陷密度已经减少到单晶钙钛矿水平，荧光量子效率仍普遍停留在70%左右。”王建浦教授介绍了领域内有关三维钙钛矿材料荧光量子效率提升的难题。

该研究团队创造性地提出了一种通过调控晶体生长的方法，以生成辐射复合速率更快的钙钛矿晶相，从而将荧光量子效率从70%提升至96%。同时，这一创新性方法成功地保持了三维钙钛矿的亚微米结构，使得器件的光提取效率不受影响，达到了双管齐下的效果。由此基于96%的荧光量子效率和大于30%的光提取效率，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。

这项创新突破也是常州大学王建浦教授团队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，联合国内柔性电子领域多家优势单位，包括西北工业大学、南京工业大学、福建师范大学（海峡创新实验室）、复旦大学、浙江大学、中山大学和澳门大学等单位共同攻关取得的，充分体现了学科交叉、协同创新的重要作用，表明了地方院校在实现高水平科技自立自强中也可以发挥生力军的作用，成为国家战略科技力量的重要组成部分。

常州大学突出自主创新，全面推行“顶天立地”有效科研。“十三五”以来，学校荣获国家科技进步二等奖1项、国家技术发明二等奖1项、中国专利银奖1项、中国专利优秀奖2项、何梁何利基金科学与技术奖1项、高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）一等奖1项、二等奖6项、省部级和行业科研成果奖项193项。获得国家级科研项目502项，其中重大、重点项目25项；被SCI、EI、CPCI、CSSCI等收录学术论文5800余篇，获发明专利授权近3000件。

近年来，常州大学学科建设卓有成效，拥有化学工程与技术、材料科学与工程、安全科学与工程3个江苏省优势学科，材料学科进入ESI全球排名前3.11‰。王建浦教授于2023年1月加盟常州大学，打造柔性电子技术学科交叉中心，围绕光伏科学与技术、储能电池科学与技术、新能源材料信息学和新能源材料电子学四个领域展开研究。近5年，材料学科先后承担包括国家自然科学基金重点项目在内的国家级项目60余项，相关研究成果发表在高水平期刊上。 盛熠