中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國(guó)研究組近期使用基于氣刀輔助的刮涂法，制備出大面積、高效率的鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED），向商業(yè)應(yīng)用邁出重要一步。相關(guān)成果日前發(fā)表于《自然-通訊》。
作為新一代LED器件，金屬鹵化物鈣鈦礦LED具有色域廣、易于制備等優(yōu)勢(shì)。2014年，學(xué)界首次報(bào)道了室溫下發(fā)光的鈣鈦礦LED，其外量子效率（EQE）低于1%。經(jīng)過(guò)短短幾年發(fā)展，其效率已超過(guò)20%，接近于商用有機(jī)LED的水平，在照明和顯示領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前高效率的鈣鈦礦LED都是基于旋涂法制備而成，器件面積很小，無(wú)法滿足大面積商業(yè)照明的需求。
刮涂法是一種基于溶液法就能制備出大面積薄膜的方法，但是刮涂法制備鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過(guò)程不易控制，制備出來(lái)的鈣鈦礦LED的EQE最高僅為1.1%，其器件面積也非常有限。
肖正國(guó)課題組以有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦為研究對(duì)象，通過(guò)降低鈣鈦礦前驅(qū)液的濃度，引入4-氟苯甲胺，并結(jié)合氣刀輔助的方法，使薄膜結(jié)晶過(guò)程中形成更多的成核位點(diǎn)，從而制備出均勻致密的鈣鈦礦多晶薄膜，薄膜的表面粗糙度僅為0.8納米。采用刮涂法制備的大面積鈣鈦礦薄膜（6厘米×9厘米）在厚度、表面粗糙度、熒光產(chǎn)率、熒光壽命等方面均表現(xiàn)出極好的均勻性，器件EQE最高達(dá)16.1%，超大面積的鈣鈦礦LED工作時(shí)發(fā)出非常均勻的紅光。