日前，柔性电子全国重点实验室黄维院士、王建浦教授和王娜娜教授团队在钙钛矿发光二极管（LED）领域取得重大进展。研究团队成功构建了全钙钛矿叠层LED器件，并创新性地提出利用层间光子循环效应来提升钙钛矿LED的光提取效率，使得叠层钙钛矿LED的外量子效率突破45%，再次刷新该领域世界纪录。无疑，这一突破为开发高性能钙钛矿LED开辟了全新的途径。11月11日，相关研究成果以“High Performance Tandem Perovskite LEDs through Interlayer Photon Recycling”为题，发表于国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）。南京工业大学为论文第一作者和通讯作者单位。
发光二极管技术能够直接将电能转化为光能，近年来在照明与显示等领域展现出广阔应用前景。随着市场对高品质显示和照明需求的不断提升，开发兼具高亮度、低成本及柔性化特征的新型LED技术已成为世界科技前沿的研究热点。钙钛矿LED因其兼具可溶液加工、色纯度高、制备成本低等优势备受关注，其性能已逐步接近商业化有机LED水平。目前，商业化有机LED显示屏幕普遍采用叠层器件结构，通过串联多个发光单元，在相同电流密度下实现亮度叠加，已成为提升LED亮度与使用寿命的关键路径。然而，当前叠层钙钛矿LED的外量子效率仍不足10%，甚至远低于单结器件，严重制约其商业化进程。
针对这一世界性难题，团队通过优化连接层结构，实现了叠层器件中高效的电荷注入与平衡。更为重要的是，通过调控钙钛矿发光层的微纳结构，创新性地提出利用叠层器件中独特的层间光子循环效应的策略，即一个发光单元产生的光子可被另一钙钛矿层重新吸收并再次发射，从而突破了传统光提取效率的限制。该策略使叠层钙钛矿LED器件效率超越了单结器件效率的简单叠加，实现了“1+1>2”的效果，所制备的LED器件外量子效率达到45.5%，在100mAcm-2电流密度下仍保持34.5%的高效率，再次创造了钙钛矿LED发光效率的世界纪录。
该研究得到了国家重点研发计划、国家基础科学中心、国家杰出青年科学基金和江苏省攀登项目等科研项目的长期支持。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09865-4
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