科技日報南京11月12日電（記者金鳳）記者12日從南京工業大學獲悉，由中國科學院院士、柔性電子全國重點實驗室主任黃維領銜的科研團隊，成功構建全鈣鈦礦疊層發光二極體（LED）器件，並創新性地提出利用層間光子迴圈效應來提升鈣鈦礦LED的光選取效率，使鈣鈦礦疊層LED的外量子效率突破45%，重繪該領域世界紀錄，為開發高性能鈣鈦礦LED開闢了全新途徑。該成果11日發表於國際學術期刊《自然》。
隨著市場對高品質顯示和照明需求的不斷提升，開發兼具高亮度、低成本及柔性化特徵的新型LED科技已成為世界科技前沿的研究熱點。
論文共同通訊作者、南京工業大學柔性電子（未來科技）學院教授王娜娜介紹，鈣鈦礦LED因兼具可溶液加工、色純度高、製備成本低等優勢備受關注。其當前發光效率已逐步接近商業化有機LED水准，且在亮度和色純度方面更有優勢。現時，商業化有機LED顯示幕幕普遍採用疊層器件結構。通過串聯多個發光單元，在相同電流密度下實現亮度疊加，已成為提升LED亮度與使用壽命的關鍵路徑。
然而，當前疊層鈣鈦礦LED的外量子效率仍不足10%，甚至遠低於單結器件，嚴重制約其商業化行程。
此次研究中，團隊通過優化連接層結構，實現了疊層器件中高效的電荷注入與平衡。論文共同通訊作者、柔性電子全國重點實驗室教授王建浦介紹：“更為重要的是，我們通過調控鈣鈦礦發光層的微納結構，創新性地提出利用疊層器件中獨特的層間光子迴圈效應的策略，即一個發光單元產生的光子可被另一鈣鈦礦層重新吸收並再次發射，從而突破了傳統光選取效率的限制，實現‘1+1>2’的效果。”
論文共同通訊作者黃維表示，該策略使疊層鈣鈦礦LED器件效率達到商業化水准，不僅實現了疊層器件亮度的疊加，更開創性地實現了發光單元間的協同增效，展現出鈣鈦礦資料在構建低工作電壓、高亮度、高色純度疊層發光器件方面的獨特優勢。