深圳大学在钙钛矿蓝光LED领域取得新进展

图1 2014年以来红/绿/蓝光钙钛矿LED发展趋势

       蓝光是自然界中红/绿/蓝三基色不可缺少的组成部分，蓝光材料及其发光二极管（LEDs）在固态照明和平板显示领域发挥着至关重要的作用。近年来，具有高荧光量子产率和高饱和度的卤化物钙钛矿材料凭借其低成本、导电性良好等独特的优势，在固态照明与显示领域展现出广泛的应用前景，是下一代节能照明的理想之选。目前，绿光、红光和近红外钙钛矿LEDs的外量子效率（EQE）很高，均已突破了20%，并接近商用量子点和有机LEDs的器件性能。然而，作为白光照明和全彩显示的最后一块重要基石，钙钛矿蓝光LEDs在效率方面明显滞后。

图2 理论+实验的标准研究范式，单极化向双极化跃迁通道转变的卡通形象

       针对该问题，研究团队首次提出组合钙钛矿中的双极化跃迁通道增强蓝光跃迁的物理思想。通常实现半导体高效的蓝光发射要求材料具有直接带隙，禁带宽度位于蓝光波段，且带边波函数宇称非禁阻。此外，导带和价带附近能态波函数由于对称性存在差异，因而对吸收/发射光子的偏振模式具有选择性，比如各向异性半导体。因此，基于材料的对称性特征合理利用带边电子/空穴跃迁的偏振选择性，对实现光电器件的偏振操纵和性能提升具有重要意义。

       该研究从半导体发光的电子结构角度出发，到设计增强蓝光跃迁的物理模型，再到基于构效关系的理论+实验双重验证，最后实现器件研发和性能调控，为以实际应用为目标导向的材料设计和器件研究提供了一条标准范式。研究所提出的操控极化跃迁通道的物理模型和应变工程策略，不仅可以成功应用于钙钛矿蓝光器件的性能提升，更可以推广到光电、光伏、电子、能源催化等领域的多种材料体系，通过合理调控载流子的跃迁极化特征来实现相关器件的性能调制，或基于此构筑极化依赖的新原理器件原型。