近日，南京工业大学柔性电子(未来技术)学院研究团队在环境友好型钙钛矿发光二极管研究中取得重大突破，在国际上首次将锡基近红外钙钛矿发光二极管外量子效率提升至11.6%。相关研究成果发表于《自然-纳米技术》。
锡基钙钛矿具有环境友好、维度可调和光电特性优异等优点，是替代传统铅基钙钛矿的理想材料之一。然而，目前锡基钙钛矿光电器件性能远落后于铅基钙钛矿器件。
“三维钙钛矿结晶速度过快导致薄膜缺陷密度高，而准二维钙钛矿体异质结存在大量的异质维度界面，不利于载流子的高效辐射复合。”论文通讯作者之一、南京工业大学教授王建浦表示，近年来，科研人员在开发环境友好的锡基钙钛矿材料中遇到不少困难。“尽管传统的外延生长方法可获得低缺陷、单一界面的高质量二维/三维钙钛矿异质结，但是复杂、苛刻的制备工艺限制了其在大面积钙钛矿薄膜及器件中的应用。”
为此，该研究团队开发了简便的一步溶液外延生长方法，通过简单旋涂，制备出可大面积化的高质量二维/三维锡基钙钛矿异质双层薄膜。基于前驱体溶液的化学调控，他们实现了三维和二维锡基钙钛矿的自发分步结晶。“和湖水结冰时水面先结冰现象类似，在溶剂挥发和添加剂的共同作用下，三维钙钛矿先在溶液表面结晶，随后在加热退火过程中，二维钙钛矿再以三维钙钛矿为模板缓慢向下生长，最终两者像焊接的一样，牢牢贴合在一起。”论文通讯作者之一、南京工业大学副教授常进说。
实验结果显示，基于这一方法构筑的锡基近红外钙钛矿发光二极管外量子效率达到11.6%，刷新了该团队前期保持的8.3%的世界效率纪录。
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