刷新纪录！钙钛矿叠层LED外量子效率突破45%
实验室内，一片看似普通的薄膜在通电后发出明亮的光芒，它就是刷新世界纪录的钙钛矿叠层LED，其外量子效率高达45.5%，正悄然改变照明与显示技术的未来。
近日，中国科学院院士、南京工业大学柔性电子全国重点实验室主任黄维领衔的研究团队，在钙钛矿发光二极管（LED）领域取得重大突破。
团队创新性地提出“层间光子循环”机制，成功将叠层钙钛矿LED的外量子效率提升至45.5%，远超此前该领域不足10%的效率水平。
这一突破性进展于11月12日在国际顶尖学术期刊《自然》在线发表，引起了全球相关领域的广泛关注。
01 技术瓶颈
钙钛矿LED，又称PeLED，是一种将电能转化为光能的新型半导体器件。
与目前成熟的有机LED相比，钙钛矿LED在发光亮度和色纯度方面更具优势，且具有可溶液加工、制备成本低等特点。
近年来，钙钛矿LED已成为全球新型发光与显示技术的研究热点。
在商业化应用中，为了同时提高器件的亮度和使用寿命，成熟的有机LED普遍采用叠层器件结构，通过串联多个发光单元实现性能优化。
然而，叠层钙钛矿LED的发展却一直面临严峻挑战。
“叠层不是简单的‘1+1=2’，其核心难点在于连接层要同时实现高效的载流子注入与光子透射，并在溶液逐层旋涂的过程中，保证每一层钙钛矿薄膜的质量。”论文共同通讯作者王建浦教授解释道。
长期以来，叠层钙钛矿LED的外量子效率始终未能突破10%，远低于单结器件，这成为钙钛矿LED产业化进程中的一处瓶颈。
02 突破性创新
面对这一世界性难题，黄维院士团队经过十余年的持续研究，从连接层和钙钛矿发光层的微纳结构入手，终于找到了突破口。
团队创新提出“层间光子循环”概念，让一层钙钛矿层产生的光子，可以被另一个钙钛矿层重新吸收并再次发射。
论文共同通讯作者王娜娜教授表示：“相较成熟的有机LED，钙钛矿LED在发光亮度和色纯度方面更有优势，也是近年来全球新型发光与显示技术的研究热点。”
这一创新机制突破了传统光提取效率的限制，实现了“1+1>2”的效果。
团队通过优化连接层结构，实现了叠层器件中高效的电荷注入与平衡，为层间光子循环效应奠定了基础。
最终，团队制备的叠层钙钛矿LED器件外量子效率达到45.5%，即使在100毫安每平方厘米的电流密度下，仍能保持34.5% 的高效率。
03 产业化前景
对于这一突破性成果，《自然》审稿人评价称，此次提出的“层间光子循环”，为今后提升钙钛矿LED效率开辟了一个重要方向。
尽管团队制备的叠层钙钛矿LED尚处于实验室阶段，但器件效率已达商业化水平。
黄维院士表示，团队将尝试放大实验室成果，稳步推进钙钛矿LED产业化。
这一技术的成功开发，不仅有望提升现有显示产品的性能，还可能催生出一系列全新的应用领域。
钙钛矿LED的可溶液加工特性意味着它可能大幅降低未来显示技术的生产成本。
同时，其高色纯度特性也将带来更鲜艳逼真的显示效果，满足人们对高品质视觉体验的追求。
随着实验室成果的不断放大，钙钛矿LED有望在未来五到十年内逐步实现规模化生产。
当那一天到来，我们的手机屏幕将更加明亮且节能，室内照明可随意弯曲折叠，甚至会出现如今无法想象的全新显示产品。
黄维院士表示，团队将稳步推进钙钛矿LED产业化，这场由45.5% 外量子效率点燃的技术革命，正悄然照亮未来。
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