近日，南京工業(ye) 大學柔性電子全國重點實驗室黃維院士、王建浦教授和王娜娜教授團隊在鈣鈦礦發光二極管(LED)領域取得重大進展。該研究團隊成功構建了全鈣鈦礦疊層LED器件，並創新性地提出利用層間光子循環來提升鈣鈦礦LED的光提取效率，使得疊層鈣鈦礦LED的外量子效率達45.5%，再次刷新該領域世界紀錄。11月11日，相關(guan) 成果發表於(yu) 世界頂尖學術期刊《自然》。

　　LED作為(wei) 直接將電能轉化為(wei) 光能的核心器件，在照明、顯示等領域應用廣泛。隨著市場對高品質、低成本、柔性化顯示照明產(chan) 品的需求激增，傳(chuan) 統半導體(ti) 材料的工藝限製日益凸顯，鈣鈦礦材料憑借溶液加工性好、發光色純度高、製備成本低等優(you) 勢，成為(wei) 全球研究熱點。

　　“鈣鈦礦LED的發光效率已逐步接近商業(ye) 化有機LED水平，並且在亮度和色純度方麵更有優(you) 勢，但疊層結構的發展一直麵臨(lin) 瓶頸。”王娜娜介紹說，商業(ye) 化有機LED普遍采用疊層結構，通過串聯發光單元實現亮度疊加，但鈣鈦礦材料對薄膜缺陷高度敏感，製備頂發光單元時極易破壞底層結構，導致疊層鈣鈦礦LED外量子效率普遍低於(yu) 10%，甚至遠低於(yu) 單結器件。

　　針對這一世界性難題，團隊曆經多年攻關(guan) ，設計出TCTA/MoOx/HATCN/SnO2連接層結構。“這個(ge) 特殊的連接層既實現了高效電荷注入與(yu) 平衡，又像‘防護盾’一樣保護了底層鈣鈦礦發光層，解決(jue) 了疊層製備中的結構破壞問題。”論文第一作者柯友解釋道。

　　更具突破性的是團隊提出的層間光子循環策略。“鈣鈦礦材料發射的光子容易被自身吸收再發射，我們(men) 利用這一特性，通過調控發光層的微納結構，讓一個(ge) 發光單元產(chan) 生的光子能被另一層有效再吸收、再發射。”王建浦進一步說明，這種層間輻射耦合導致的光子循環效應能將原本處於(yu) 波導損耗模式的光充分利用，顯著提升光提取效率。

　　該器件不僅(jin) 外量子效率達45.5%，在100mA/cm2高電流密度下仍保持34.5%的高效率，還具備高亮度與(yu) 長工作壽命優(you) 勢，其發光性能顯著超越單結器件的理論疊加極限。與(yu) 傳(chuan) 統疊層有機LED相比，疊層鈣鈦礦LED具有低工作電壓、高亮度、高色純度的獨特優(you) 勢。這項突破標誌著鈣鈦礦LED向產(chan) 業(ye) 化邁出重要一步。