近日，西北工業(yè)大學黃維院士和常州大學王建浦教授帶領(lǐng)的IAM團隊在鈣鈦礦發(fā)光二極管(LED)領(lǐng)域再次取得重大突破。他們利用加快輻射復(fù)合速率，顯著提高熒光量子效率，使鈣鈦礦LED外量子效率突破30%大關(guān)。相關(guān)成果發(fā)表在國際頂尖學術(shù)期刊Nature(《自然》)上。

　　發(fā)光二極管(LED)是新型顯示領(lǐng)域的關(guān)鍵核心技術(shù)，在高端制造業(yè)中具有非常重要的地位，是新質(zhì)生產(chǎn)力的典型代表。薄膜LED技術(shù)是一類可以把LED器件大面積制備于任意基底(包括柔性)的技術(shù)，也是目前主流手機顯示屏制造所普遍采納的先進技術(shù)。隨著全球新型顯示產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用領(lǐng)域不斷發(fā)展，科技界對更低成本、更高亮度、更優(yōu)光效的高性能薄膜LED研發(fā)愈加深入，基于鈣鈦礦半導(dǎo)體材料的LED是一類新型的薄膜LED，具有加工工藝簡便、高亮度高效率等特性，近年來在光電器件研究領(lǐng)域備受矚目，成為全球新型發(fā)光與顯示技術(shù)競爭的焦點。

　　王建浦教授領(lǐng)導(dǎo)的創(chuàng)新團隊在鈣鈦礦LED研究領(lǐng)域深耕多年。早在10年前，團隊利用界面調(diào)控構(gòu)建高效率器件，在國際上率先突破了鈣鈦礦LED外量子效率1%的瓶頸?？嘈墓略?0余年，團隊研究成果在全球鈣鈦礦LED研究領(lǐng)域中形成重大影響，為海內(nèi)外同行探索高效率鈣鈦礦LED提供了寶貴借鑒，團隊在鈣鈦礦LED領(lǐng)域發(fā)表的高水平研究成果在國際權(quán)威的科技數(shù)據(jù)庫——科睿唯安發(fā)布的“研究前沿”中位列全球首位。

　　長期以來，三維鈣鈦礦被認為最有潛力實現(xiàn)高亮度下的高效率發(fā)光，這對未來發(fā)光顯示技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化意義重大。但是，三維鈣鈦礦LED外量子效率普遍停留在20%左右，整體性能提升遭遇瓶頸?！巴饬孔有视蔁晒饬孔有屎凸馓崛⌒使餐瑳Q定，雖然器件光提取效率限制已被突破，但是熒光量子效率的提升卻未及預(yù)期。熒光量子效率是輻射復(fù)合與非輻射復(fù)合過程競爭的結(jié)果，也就是說，為了提升熒光量子效率，需要抑制非輻射復(fù)合、提升輻射復(fù)合。以往研究中大多采取缺陷鈍化的方式來抑制非輻射復(fù)合，但即使三維鈣鈦礦薄膜缺陷密度已經(jīng)減少到單晶鈣鈦礦水平，熒光量子效率仍普遍停留在70%左右?！蓖踅ㄆ纸淌诮榻B了領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)三維鈣鈦礦材料熒光量子效率提升的難題。

　　該研究團隊創(chuàng)造性地提出了一種通過調(diào)控晶體生長的方法，以生成輻射復(fù)合速率更快的鈣鈦礦晶相，從而將熒光量子效率從70%提升至96%。同時，這一創(chuàng)新性方法成功地保持了三維鈣鈦礦的亞微米結(jié)構(gòu)，使得器件的光提取效率不受影響，達到了雙管齊下的效果。由此基于96%的熒光量子效率和大于30%的光提取效率，進一步制備出外量子效率達到32%的高效鈣鈦礦LED，再次創(chuàng)造了鈣鈦礦LED發(fā)光效率的世界紀錄。

　　這項創(chuàng)新突破也是常州大學王建浦教授團隊在國家重點研發(fā)計劃、國家基礎(chǔ)科學中心等科研項目的長期支持下，聯(lián)合國內(nèi)柔性電子領(lǐng)域多家優(yōu)勢單位，包括西北工業(yè)大學、南京工業(yè)大學、福建師范大學(海峽創(chuàng)新實驗室)、復(fù)旦大學、浙江大學、中山大學和澳門大學等單位共同攻關(guān)取得的，充分體現(xiàn)了學科交叉、協(xié)同創(chuàng)新的重要作用，表明了地方院校在實現(xiàn)高水平科技自立自強中也可以發(fā)揮生力軍的作用，成為國家戰(zhàn)略科技力量的重要組成部分。

　　常州大學突出自主創(chuàng)新，全面推行“頂天立地”有效科研。“十三五”以來，學校榮獲國家科技進步二等獎1項、國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項、中國專利銀獎1項、中國專利優(yōu)秀獎2項、何梁何利基金科學與技術(shù)獎1項、高等學?？茖W研究優(yōu)秀成果獎(科學技術(shù))一等獎1項、二等獎6項、省部級和行業(yè)科研成果獎項193項。獲得國家級科研項目502項，其中重大、重點項目25項；被SCI、EI、CPCI、CSSCI等收錄學術(shù)論文5800余篇，獲發(fā)明專利授權(quán)近3000件。

　　近年來，常州大學學科建設(shè)卓有成效，擁有化學工程與技術(shù)、材料科學與工程、安全科學與工程3個江蘇省優(yōu)勢學科，材料學科進入ESI全球排名前3.11‰。王建浦教授于2023年1月加盟常州大學，打造柔性電子技術(shù)學科交叉中心，圍繞光伏科學與技術(shù)、儲能電池科學與技術(shù)、新能源材料信息學和新能源材料電子學四個領(lǐng)域展開研究。近5年，材料學科先后承擔包括國家自然科學基金重點項目在內(nèi)的國家級項目60余項，相關(guān)研究成果發(fā)表在高水平期刊上。