近日，叶志镇院士团队在红光LED亮度和稳定性上再次突破，解决了钙钛矿量子点导电与导热差的难题，实现了40万尼特的最高亮度纪录。研究成果以“Thermal management towards ultra-bright and stable perovskite nanocrystal-based pure red light-emitting diodes” 为题，8月3日发表在国际著名期刊Nature Communications上。

      李红金博士与朱晓芳博士研究生为共同第一作者，叶志镇院士、戴兴良研究员为共同通讯作者。今年叶志镇院士团队已连续发表5篇NATURE/SCIENCE子刊论文。

      纯红光钙钛矿发光二极管的外量子效率已经接近极限，但高性能的红光LED仍存在一些挑战，包括低饱和亮度、严重的EQE衰减和较差的工作稳定性等。大多数纯红LED的最大亮度仅为几千尼特，难以满足高亮度显示需求。其中发光层的高电阻以及玻璃衬底的低导热率导致的焦耳热耗散不足被认为是影响LED性能的关键因素之一。这是因为热量积聚会增加热激活陷阱态并加速离子相关过程，导致钙钛矿发光层的热降解或分解。器件中升高的温度还可能进一步破坏电荷注入平衡并影响LEDs中的载流子复合速率。迄今为止，在纯红光LED中同时实现高效率、高亮度、改善的EQE滚降和光谱稳定性仍面临巨大的挑战。

       研究团队开发了控制纳米晶薄膜发光层的焦耳热生成和增强器件散热的协同策略。通过磷酸二苯酯对纳米晶进行表面调控，提升纳米晶薄膜的光学性能和载流子传输性能，结合高导热率的蓝宝石衬底以及脉冲模式驱动，实现了近40万尼特的超高亮度LED，比报道的器件高出两个数量级，并在高电流密度(15 A cm−2)范围内保持出色的光谱稳定性，达到与无机LED相近的结果。该项研究强调了热管理策略在推进高性能钙钛矿LED中的重要性，研究结果表明，增强纳米晶的光电特性有助于减少焦耳热的产生，有效的散热器集成和充足的散热有助于器件内的有效热管理，最终实现高性能器件。超高电流密度下钙钛矿量子点器件所展现的超高亮度和稳定性给高功率钙钛矿基器件的发展奠定了基础。

       上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本业务费、浙江省“尖兵”“领雁”项目、浙江大学温州研究院科技专项、山西-浙大新材料与化工研究院等共同资助和支持。

       原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-50634-0