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北京時(shí)間11月25日

華僑大學(xué)發(fā)光材料與信息顯示研究院、

材料科學(xué)與工程學(xué)院

魏展畫(huà)教授團(tuán)隊(duì)

與多倫多大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系

Edward H. Sargent教授團(tuán)隊(duì)合作

在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊

在線發(fā)表了研究論文

Distribution control enables efficient reduced-dimensional perovskite LEDs

該工作通過(guò)缺陷鈍化和發(fā)光中心維度調(diào)控

實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦LED器件性能和壽命的大幅提升

未來(lái)有望應(yīng)用于新型顯示和照明等領(lǐng)域

Nature是國(guó)際上最具影響力的學(xué)術(shù)期刊之一，致力于報(bào)道和評(píng)論全球科學(xué)研究最重要的突破。值得一提的是，2018年華僑大學(xué)首次以通訊單位發(fā)表

點(diǎn)擊上圖查看2018年報(bào)道

零的突破！華僑大學(xué)科研成果首次登上

金屬鹵化物鈣鈦礦具有優(yōu)異的光電特性，如摩爾消光系數(shù)高、載流子遷移距離長(zhǎng)、能帶隙可調(diào)、缺陷容忍度高等，在太陽(yáng)能電池和發(fā)光二極管等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景?；谖⒂^晶體結(jié)構(gòu)的不同，金屬鹵化物鈣鈦礦可分為零維、低維和三維等。其中，低維鈣鈦礦材料具有量子限域效應(yīng)，激子結(jié)合能較大，不易產(chǎn)生非輻射復(fù)合，發(fā)光效率較高。但是，要想開(kāi)發(fā)應(yīng)用于發(fā)光器件的高效、穩(wěn)定的低維金屬鹵化物鈣鈦礦材料，仍面臨兩大挑戰(zhàn)：一是缺陷態(tài)的存在，會(huì)致使形成非輻射復(fù)合中心，導(dǎo)致離子遷移，不利于器件的發(fā)光效率、穩(wěn)定性；二是多相混合量子阱的形成，會(huì)導(dǎo)致在光、電激發(fā)下，能量從寬帶隙量子阱向窄帶隙量子阱傳遞，產(chǎn)生耗散，不利于器件的發(fā)光效率、色純度。

圖1三種鈣鈦礦發(fā)光薄膜的成膜過(guò)程示意圖，其中PEA表示苯乙基銨鹽，TPPO表示三苯基氧化膦，TFPPO表示三（4-氟苯基）氧化膦。

為了提高低維鈣鈦礦LED器件的性能，多倫多大學(xué)的 Edward H. Sargent 團(tuán)隊(duì)和華僑大學(xué)的魏展畫(huà)團(tuán)隊(duì)共同提出低維金屬鹵化物鈣鈦礦的表面鈍化—阱寬調(diào)控策略。如圖1所示，在反溶劑引發(fā)的結(jié)晶過(guò)程中，[PbBr]、MA和Cs離子先形成鈣鈦礦前驅(qū)體薄片，然后PEAPEAP=O:PbPEA

圖2(a)鈣鈦礦LED器件的結(jié)構(gòu)示意圖、截面透射電鏡圖和能級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖；(b)三種鈣鈦礦LED器件對(duì)應(yīng)的電流-電壓曲線、亮度-電壓曲線和外量子效率-亮度曲線；(c)三種鈣鈦礦LED器件的外量子效率統(tǒng)計(jì)分布圖；(d)三種鈣鈦礦的單電子和單空穴器件的電流-電壓曲線；(e)基于TFPPO處理的鈣鈦礦LED器件的工況壽命曲線。

如圖2所示，這種薄膜具有均勻、致密的表面形貌，發(fā)光波長(zhǎng)517 nm，發(fā)光半峰寬僅20 nm，光致發(fā)光效率接近100%。所制備的綠光LED器件外量子效率高達(dá)25.6%，在7,200 cd m

魏展畫(huà)教授表示，過(guò)去幾年，鈣鈦礦LED的器件性能和工況壽命都得到了顯著提升，但仍然是任重道遠(yuǎn)。未來(lái)需要更多的科學(xué)家一起努力提高器件的穩(wěn)態(tài)輸出性能、高效器件重復(fù)性和多色光譜輸出性能等。

在該論文中，多倫多大學(xué)博士后馬冬昕博士為第一作者，她曾在華僑大學(xué)開(kāi)展了為期一年的訪問(wèn)研究；華僑大學(xué)的林克斌博士為第二作者，也為該工作做出了重要貢獻(xiàn)。Edward H. Sargent 教授和魏展畫(huà)教授為通訊作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省自然科學(xué)基金和華僑大學(xué)科學(xué)研究基金的大力支持。

鈣鈦礦LED技術(shù)在生活中有何作用？

這一篇論文與三年前在

對(duì)青年科研工作者有何寄語(yǔ)？

……

來(lái)看看魏展畫(huà)教授怎么說(shuō)

魏展畫(huà)（右二）指導(dǎo)學(xué)生

Q：您從事的這項(xiàng)研究對(duì)實(shí)際工作和生活有哪些方面改善或者突破？

魏展畫(huà)：鈣鈦礦LED作為一個(gè)平面光源，在日常生活中的應(yīng)用跟OLED是很相似的，多用在新型的顯示屏幕，比如手機(jī)顯示屏幕和家用的高端電視等，都是用到OLED發(fā)光元件。而我們現(xiàn)在做的鈣鈦礦LED，未來(lái)有希望去和OLED做相同的應(yīng)用。同時(shí)，這是一個(gè)新型發(fā)光材料，目前是一個(gè)中國(guó)有比較多自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的發(fā)光材料。需要指出的是，這個(gè)領(lǐng)域目前還處于基礎(chǔ)研究的階段，距離實(shí)際應(yīng)用還有蠻大的距離，需要更多的努力。

Q：時(shí)隔三年，再次在

魏展畫(huà)：從材料層面講，講得專(zhuān)業(yè)點(diǎn)，兩篇論文都是關(guān)于鈣鈦礦LED的研究，但上一次是三維鈣鈦礦發(fā)光晶體，這次是低維鈣鈦礦發(fā)光晶體。經(jīng)過(guò)多年的材料制備和器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這篇工作相較于上一篇，器件性能得到了較大幅度的提升。

Q：您剛才提到，兩次論文都是圍繞鈣鈦礦LED來(lái)進(jìn)行的，這一篇相較于上一篇突破在哪里？

魏展畫(huà)：對(duì)鈣鈦礦LED開(kāi)始進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究是在2014年，那時(shí)外量子效率只有百分之零點(diǎn)幾。到了2018年，我們的研究成果之所以能夠在

Q：三年期間，您和您的團(tuán)隊(duì)以及合作伙伴為這5%做了哪些努力？

魏展畫(huà)：我們團(tuán)隊(duì)在過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間里，一直專(zhuān)注地做鈣鈦礦LED材料的研究。第一是體力的投入，要耐得住性子，大量地去重復(fù)實(shí)驗(yàn)；第二是華僑大學(xué)的大力支持，幫助我們不斷地去擴(kuò)充硬件設(shè)備、材料以及軟件等；第三是國(guó)際合作也是我們成功的一大原因，我們和國(guó)外的團(tuán)隊(duì)保持著緊密的聯(lián)系。

Q：可以給我們介紹一下這一篇文章的投稿過(guò)程嗎？現(xiàn)在文章發(fā)表后，您的心情怎么樣？

魏展畫(huà)：去年（2020年）4月份開(kāi)始投稿，到現(xiàn)在大概19個(gè)月時(shí)間，在這個(gè)過(guò)程中，經(jīng)歷了拒稿，向編輯爭(zhēng)取，重新補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，同審稿人進(jìn)行交流等很漫長(zhǎng)的時(shí)間，當(dāng)文章真正見(jiàn)刊的時(shí)候，說(shuō)不激動(dòng)是不可能的，但心性已經(jīng)被這19個(gè)月磨平許多。發(fā)表論文其實(shí)就是工作、生活中的一個(gè)小事，是工作的一個(gè)階段性的總結(jié)，跨過(guò)這個(gè)階段再接著做另外一個(gè)階段的事情，接著做接下來(lái)要做的事情。

Q：對(duì)于青年科研工作者和在讀研究生們，您有什么建議？

魏展畫(huà)：最重要的是專(zhuān)注和堅(jiān)持，既然已經(jīng)走入這個(gè)專(zhuān)業(yè)（行業(yè)），就要去接受它的好與不好，而且要看淡一些，在接受的基礎(chǔ)上，專(zhuān)注地去做，體驗(yàn)其中的苦和樂(lè)，堅(jiān)持才會(huì)有成果。

祝賀

魏展畫(huà)教授團(tuán)隊(duì)！

往期回顧

來(lái)源：發(fā)光材料與信息顯示研究院

采訪：侯斌 趙麟婷 馮卓軒

編輯：蔡君韜

監(jiān)制：吳江輝