近日，西北工業(yè)大學常務副校長、柔性電子研究院首席科學家黃維院士與瑞典林雪平大學高峰博士、北京計算機科學研究中心劉利民博士進行合作，帶領(lǐng)團隊在鈣鈦礦發(fā)光二極管(LED)領(lǐng)域取得重大突破，實現(xiàn)了外量子效率達到21.6%的高效鈣鈦礦LED器件，再次刷新了世界紀錄。
鉛鹵化物鈣鈦礦是近些年來迅速發(fā)展起來的一類廉價且光電性能良好的半導體材料，在發(fā)光二極管(LED)、光伏電池、激光、光電探測器等方面得到廣泛的研究。雖然溶液處理的鈣鈦礦材料在各個光電領(lǐng)域均已表現(xiàn)出不俗的性能，但其性能始終受制于缺陷介導的非輻射損耗。使用有機分子進行缺陷鈍化是一類很有前景的方案，然而由于缺乏對鈍化分子構(gòu)效關(guān)系的深刻理解，這一方案的實施效果始終不盡如人意。
針對這一科學難題，黃維院士團隊與高峰博士及劉利民博士團隊共同提出了鈍化分子形成氫鍵與鈍化效應的競爭機制，并通過理性分子設(shè)計，削弱氫鍵的限制作用，從而顯著改善了鈍化的效果并降低了鈣鈦礦薄膜中的非輻射損耗。通過這一發(fā)現(xiàn)，黃維課題組實現(xiàn)了外量子效率達到21.6%的高效鈣鈦礦LED器件，再次刷新了世界紀錄。此外，在高達200 mA cm-2的大電流密度下，其外量子效率依然能達到20.1%。這一發(fā)現(xiàn)為解決鈣鈦礦光電器件非輻射損耗的問題提出了新的思路，并有助于鈣鈦礦光伏電池、發(fā)光二極管、激光以及光電探測器性能進一步提升。
相關(guān)研究成果已發(fā)表在Nature Photonics(《自然·光子學》)上。
