中國科學技術大學教授肖正國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)應用邁出重要一步。相關成果日前發(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。2014年，學界首次報道了室溫下發(fā)光的鈣鈦礦LED，其外量子效率（EQE）低于1%。經(jīng)過短短幾年發(fā)展，其效率已超過20%，接近于商用有機LED的水平，在照明和顯示領域展示出廣闊的應用前景。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晶過程不易控制，制備出來的鈣鈦礦LED的EQE最高僅為1.1%，其器件面積也非常有限。
肖正國課題組以有機無機雜化鈣鈦礦為研究對象，通過降低鈣鈦礦前驅液的濃度，引入4-氟苯甲胺，并結合氣刀輔助的方法，使薄膜結晶過程中形成更多的成核位點，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16.1%，超大面積的鈣鈦礦LED工作時發(fā)出非常均勻的紅光。