钙钛矿显示重大突破，效率达到世界领先水平

首尔国立大学的一个研究团队开发出一种新技术，旨在解决钙钛矿显示商业化过程中面临的关键挑战——工艺控制问题。该团队提出了一种利用目前有机发光二极管（OLED）生产中使用的真空沉积法，均匀制备高效、高色纯度发光二极管的方法。这项技术有望应用于未来超高分辨率显示器以及用于增强现实（AR）和虚拟现实（VR）的微型显示器的开发。该研究团队目前正与三星显示开展合作。

首尔国立大学工程学院于7月1日宣布，由材料科学与工程系李泰宇教授和英国剑桥大学塞缪尔·D·斯特兰克斯教授领导的联合研究团队，开发出一种真空沉积钙钛矿发光二极管（PeLED），其效率达到了世界领先水平。该研究成果于当日发表在国际纳米技术期刊《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。

钙钛矿材料因其高效发光和色彩鲜艳的特性，作为OLED的下一代显示材料备受关注。此外，其材料成本低廉，且与现有OLED生产中使用的真空沉积工艺兼容。真空沉积是一种制造技术，将材料在真空中汽化，然后以薄膜的形式沉积在基底上。

然而，在采用真空沉积法制备钙钛矿时，晶体生长迅速且不均匀的问题一直存在。晶体的形成是由于各种原材料在基底上同时发生反应；如果这一过程控制不当，不同类型的晶相就会混合在一起。在这种情况下，薄膜厚度不均，发光效率和色彩纯度都会下降。

为了解决这个问题，研究团队设计了一种新型的“X型准二维钙钛矿发光体”。该团队使用的X型间隔有机分子能够抑制钙钛矿晶体的无序生长，并有助于选择性地形成有利于发光的结构。其原理在于，这是一种材料设计策略，它直接控制晶体的形成方式，而非仅仅通过添加添加剂来提升性能。

研究团队还通过将氟化锂与X型有机分子结合，构建了一种纳米级“支架”。该支架有助于促进晶体生长，从而减少钙钛矿晶体在基底上的随机生长，确保整个薄膜的均匀生长。

最终，研究团队制备出一种光致发光效率超过85%的钙钛矿薄膜。采用该薄膜的钙钛矿发光二极管（PeLED）实现了21.9%的外量子效率和16.8纳米的窄发射线宽。外量子效率是指LED将电能转化为光能的效率。发射线宽是色彩清晰度的指标；线宽越窄，色彩越纯净。

研究团队还证实，这种PeLED可以应用于大面积基底、柔性基底和图案化结构上。研究表明，即使在超小像素尺寸下，该技术也能实现高效率和高亮度，因此在超高分辨率显示器、AR/VR微型显示器、下一代颜色转换像素层以及自发光器件等领域具有巨大的应用潜力。

真空沉积技术已广泛应用于OLED生产的核心工艺。该技术与现有显示器制造基础设施具有高度兼容性，从而减轻了大规模新建生产设施的负担。由于设备投资压力可能低于从LCD过渡到OLED，因此被认为具有更高的商业化潜力。

李泰宇表示：“这项研究意义重大，因为我们从根本上理解了钙钛矿前驱体在真空沉积过程中于衬底上反应和结晶的过程，并在此基础上设计了一种新型X型准二维钙钛矿发光体。”他补充道：“这项成就实现了世界一流的高效、高色纯度钙钛矿发光体，并且采用的真空沉积工艺与现有的OLED生产基础设施兼容。”他还宣布，他们将继续与三星显示在相关技术领域开展研究合作。

李泰宇是钙钛矿领域的世界知名学者。去年二月，他开发了一种能够大规模生产钙钛矿纳米晶体并保持100%发光效率的新型合成技术，并将该技术发表在世界顶级学术期刊《自然》上。