记者12日从南京工业大学获悉，由中国科学院院士、柔性电子全国重点实验室主任黄维领衔的科研团队成功构建全钙钛矿叠层发光二极管（LED）器件，并创新性地提出利用层间光子循环效应来提升钙钛矿LED的光提取效率，使钙钛矿叠层LED的外量子效率突破45%，再次刷新该领域世界纪录，这为开发高性能钙钛矿LED开辟了全新的途径。该成果11日发表于《自然》。
发光二极管技术能够直接将电能转化为光能，近年来在照明与显示等领域展现出广阔应用前景。随着市场对高品质显示和照明需求的不断提升，开发兼具高亮度、低成本及柔性化特征的新型LED技术已成为世界科技前沿的研究热点。
层间光子循环示意图和器件性能图。受访单位供图
论文共同通讯作者、南京工业大学柔性电子（未来技术）学院教授王娜娜介绍，钙钛矿LED因其兼具可溶液加工、色纯度高、制备成本低等优势备受关注，其当前发光效率已逐步接近商业化有机LED水平，并且在亮度和色纯度方面更有优势。目前，商业化有机LED显示屏幕普遍采用叠层器件结构。通过串联多个发光单元，在相同电流密度下实现亮度叠加，已成为提升LED亮度与使用寿命的关键路径。
然而，当前叠层钙钛矿LED的外量子效率仍不足10%，甚至远低于单结器件，严重制约其商业化进程。
此次研究中，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。论文共同通讯作者、柔性电子全国重点实验室教授王建浦介绍：“更为重要的是，我们通过调控钙钛矿发光层的微纳结构，创新性地提出利用叠层器件中独特的层间光子循环效应的策略，即一个发光单元产生的光子可被另一钙钛矿层重新吸收并再次发射，从而突破了传统光提取效率的限制，实现了‘1+1>2’的效果。”
论文共同通讯作者黄维表示，该策略使叠层钙钛矿LED器件效率达到商业化水平，不仅实现了叠层器件亮度的叠加，更开创性地实现了发光单元间的协同增效，展现出钙钛矿材料在构建低工作电压、高亮度、高色纯度叠层发光器件方面的独特优势。
