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科技日報記者 吳長鋒

記者從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院肖正國教授研究組在大面積制備鈣鈦礦LED領域取得重要進展。該研究團隊使用基于氣刀輔助的刮涂法制備出了大面積、高效率的鈣鈦礦LED，向鈣鈦礦LED照明的商業應用邁進了重要一步。相關成果日前發表在《自然通訊》雜志上。

金屬鹵化物鈣鈦礦LED因為具有色域廣、帶隙易于調節、發光半峰寬窄、易于制備等優勢，已經成為新一代的LED器件。2014年，首次報道了室溫下發光的鈣鈦礦LED，其外量子效率（EQE）低于1%，短短幾年內鈣鈦礦LED的EQE就已經超過了20%，接近于商用有機LED（OLED）的水平，在照明和顯示領域展示出了廣闊的應用前景。但是目前高效率的鈣鈦礦LED都是基于旋涂法制備而成的，器件面積都很小，只有平方毫米量級，無法滿足大面積商業照明的需求。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%，其器件面積也僅為9 平方毫米。

針對以上問題，肖正國課題組以有機無機雜化鈣鈦礦CH3NH3PbI3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，從而制備出了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，在厚度、表面粗糙度、熒光產率以及熒光壽命等方面都展現出極好的均勻性。采用刮涂法制備的鈣鈦礦LED器件的EQE最高達16.1%（0.04平方厘米）以及12.7%（1平方厘米）。28平方厘米超大面積的鈣鈦礦LED工作時發出了非常均勻的紅光。同時，課題組也采用刮涂法制備出了基于PEN/ITO襯底的柔性鈣鈦礦LED，為制備大面積柔性光電子器件奠定了基礎。

這一研究成果充分顯示了刮涂法制備大面積、高效率的鈣鈦礦LED的可行性以及將其應用于商業LED照明的巨大前景。