新成果！金屬鹵化物鈣鈦礦制備LED的外量子效率高達23.2%

記者從中國科大合肥微尺度物質科學國家研究中心獲悉，該中心中科院強耦合量子材料物理實驗室的肖正國教授課題組與趙瑾教授課題組合作，采用不飽和有機胺陽離子通過固態聚合得到穩定且具有柔性的聚合物鈣鈦礦?；诰酆衔镡}鈦礦所制備的LED的外量子效率(EQE)高達23.2%，相關成果日前發表在《先進材料》雜志上。

金屬鹵化物鈣鈦礦作為新一代的半導體材料，由于其色域廣、帶隙易于調節、發光半峰寬窄、易于制備等優勢成為制備LED器件的明星材料。軟晶格特性使得鈣鈦礦相較于傳統的無機半導體對缺陷有更大的容忍性，這讓鈣鈦礦成為可溶液法制備光電器件的理想材料。然而，軟晶格也造成了鈣鈦礦對外部條件的敏感性加劇，如濕度和熱。此外，軟晶格會在鈣鈦礦結構中產生大量聲子，造成嚴重的電聲耦合。強烈的電聲耦合會導致非輻射激子的猝滅和熒光量子產率的降低，使得器件無法在高溫和高電流密度下工作。

針對以上問題，肖正國課題組采用含有不飽和鍵的4-乙烯基苯甲胺(VBA)作為有機陽離子通過固態聚合得到聚合物鈣鈦礦。這種聚合物鈣鈦礦的結構保持完好，并且表現出聚合物一樣的特性，例如對濕度、熱度的穩定性以及柔性。更有趣的是，聚合的有機胺部分使得鈣鈦礦的晶體剛性增加。增加的晶體剛性減弱了電聲耦合作用，抑制了非輻射激子的復合速率，提高了電子/空穴的遷移率。得益于以上優點，基于二維聚合物鈣鈦礦的LED在室溫下也展現出明亮的電致發光，并且基于準二維聚合物鈣鈦礦的LED的EQE最高可達23.2%，這是目前報道的鈣鈦礦LED在近紅外區域的最高效率。

該成果為設計鈣鈦礦結構，提高其內在的穩定性和物理特性，以及改善器件光電性能提供了新的方法。(科技日報記者 吳長鋒)