南工大黄维&王娜娜&王建浦Nature:EQE突破45.5%!光子回收实现高性能叠层钙钛矿发光二极管

来源:知光谷发布时间:2025-11-12 09:59:42

叠层发光二极管通过垂直堆叠多个发光单元串联,可有效提升器件效率与寿命。钙钛矿材料因其斯托克斯位移小,原则上可实现层间光子回收,增强光提取效率。然而,实现高效叠层钙钛矿LED仍具挑战。

本研究南京工业大学王娜娜、黄维和王建浦等人通过结合两个溶液法制备的钙钛矿发光单元,构建了高效的叠层LED结构。该结构不仅有效叠加了各单元的发光亮度,还通过层间光子回收显著增强了辐射效率。最终,我们实现了开启电压低至3.2 V、峰值外量子效率高达45.5%(甚至超过两个单器件EQE之和20%)、平均峰值EQE为40.9%、在70 W·sr⁻¹·m⁻²初始辐射亮度下寿命达64小时的叠层钙钛矿LED。

这一成果为实现高性能、多色钙钛矿LED提供了重要路径。

研究亮点:

  1. 叠层器件EQE突破45.5%,超越单器件效率之和
    • 叠层结构不仅实现亮度叠加,更通过层间光子回收将光提取效率提升20%,远超理论极限。
  2. 首次在叠层钙钛矿LED中实现强层间光子回收效应
    • 通过瞬态荧光与光学模拟验证,上下钙钛矿层之间光子可被重复吸收与再发射,显著抑制波导损耗,提升出光效率。
  3. 低电压驱动与高稳定性兼具,迈向实际应用
    • 器件在3.2 V低电压下开启,寿命为单器件的两倍以上,展现出叠层结构在显示与照明中的巨大潜力。

Ke, Y., Zhu, W., Ma, C. et al. High performance tandem perovskite LEDs through interlayer photon recycling. Nature (2025).

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09865-4


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