從南京工業(yè)大學獲悉，該校柔性電子（未來技術）學院研究團隊在國際上首次將錫基近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管外量子效率提升至11.6%。相關研究成果近日發(fā)表在國際學術期刊《自然·納米技術》。

錫基鈣鈦礦具有環(huán)境友好、發(fā)光性能優(yōu)異的特點，是替代傳統(tǒng)鉛基鈣鈦礦的理想材料之一。然而，目前錫基鈣鈦礦光電器件性能遠落后于鉛基鈣鈦礦器件。

“錫基三維鈣鈦礦的結晶速度過快，導致薄膜缺陷密度高。而錫基準二維鈣鈦礦體異質(zhì)結存在大量的異質(zhì)維度界面，不利于載流子的高效輻射復合。”論文共同通訊作者、南工大教授王建浦指出，近年來，科研人員在開發(fā)環(huán)境友好的錫基鈣鈦礦材料中遇到不少瓶頸。“盡管傳統(tǒng)的外延生長方法可獲得低缺陷、單一界面的高質(zhì)量二維/三維鈣鈦礦異質(zhì)結，但是復雜苛刻的制備工藝，限制了其在大面積鈣鈦礦薄膜及器件中的應用。”王建浦說。

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南京工業(yè)大學柔性電子（未來技術）學院研究團隊研發(fā)的錫基近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管。

為此，該研究團隊開發(fā)了簡便的一步溶液外延生長方法，通過簡單旋涂制備出可大面積化的高質(zhì)量二維/三維錫基鈣鈦礦異質(zhì)雙層薄膜。

論文共同通訊作者、南工大副教授常進介紹，研究團隊基于前驅(qū)體溶液的化學調(diào)控，實現(xiàn)三維和二維錫基鈣鈦礦的自發(fā)分步結晶。“和湖水結冰時水面先結冰現(xiàn)象類似，在溶劑揮發(fā)和添加劑的共同作用下，三維鈣鈦礦先在溶液表面結晶，隨后在加熱退火過程中，二維鈣鈦礦再以三維鈣鈦礦為模板緩慢向下生長，最終兩者像‘焊接’過一樣，牢牢地貼合在一起。”常進說。

常進表示，實驗結果顯示，基于這一方法構筑的錫基近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管外量子效率達到11.6%，刷新了該團隊前期保持的世界效率紀錄8.3%。該研究在國際上首次利用一步旋涂法實現(xiàn)了大面積外延生長的高質(zhì)量錫基鈣鈦礦薄膜制備，突破了傳統(tǒng)外延方法在大面積器件制備方面的局限性，不僅為進一步提升錫基鈣鈦礦發(fā)光二極管器件性能提供了全新的思路和方法，而且對制備高質(zhì)量鈣鈦礦半導體材料和推動鈣鈦礦光電子領域的快速發(fā)展也具有重要意義。