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記者12日從南京工業大學獲悉，由中國科學院院士、柔性電子全國重點實驗室主任黃維領銜的科研團隊成功構建全鈣鈦礦疊層發光二極管（LED）器件，并創新性地提出利用層間光子循環效應來提升鈣鈦礦LED的光提取效率，使鈣鈦礦疊層LED的外量子效率突破45%，再次刷新該領域世界紀錄，這為開發高性能鈣鈦礦LED開辟了全新的途徑。該成果11日發表于《自然》。

發光二極管技術能夠直接將電能轉化為光能，近年來在照明與顯示等領域展現出廣闊應用前景。隨著市場對高品質顯示和照明需求的不斷提升，開發兼具高亮度、低成本及柔性化特征的新型LED技術已成為世界科技前沿的研究熱點。

論文共同通訊作者、南京工業大學柔性電子（未來技術）學院教授王娜娜介紹，鈣鈦礦LED因其兼具可溶液加工、色純度高、制備成本低等優勢備受關注，其當前發光效率已逐步接近商業化有機LED水平，并且在亮度和色純度方面更有優勢。目前，商業化有機LED顯示屏幕普遍采用疊層器件結構。通過串聯多個發光單元，在相同電流密度下實現亮度疊加，已成為提升LED亮度與使用壽命的關鍵路徑。

然而，當前疊層鈣鈦礦LED的外量子效率仍不足10%，甚至遠低于單結器件，嚴重制約其商業化進程。

此次研究中，團隊通過優化連接層結構，實現了疊層器件中高效的電荷注入與平衡。論文共同通訊作者、柔性電子全國重點實驗室教授王建浦介紹：“更為重要的是，我們通過調控鈣鈦礦發光層的微納結構，創新性地提出利用疊層器件中獨特的層間光子循環效應的策略，即一個發光單元產生的光子可被另一鈣鈦礦層重新吸收并再次發射，從而突破了傳統光提取效率的限制，實現了‘1+1>2’的效果。”

論文共同通訊作者黃維表示，該策略使疊層鈣鈦礦LED器件效率達到商業化水平，不僅實現了疊層器件亮度的疊加，更開創性地實現了發光單元間的協同增效，展現出鈣鈦礦材料在構建低工作電壓、高亮度、高色純度疊層發光器件方面的獨特優勢。