新的设计策略照亮了钙钛矿基发光二极管的未来

东京工业大学的科学家们发现了一种新的策略，即通过利用量子限制效应来设计出令人难以置信的高效钙钛矿型LED，并具有创纪录的亮度。

多年来，已经开发了几种用于发电的技术。当施加电流时可以发光的装置称为电致发光装置，其效率已经比传统的白炽灯泡高了几个数量级。发光二极管(LED)构成了这些设备中最引人注目的和最普遍的类别。如今，存在无数种不同类型的LED，这是由于我们对量子力学，固态物理学以及使用替代材料的理解的进步而成为可能。

电致发光器件由几层组成，最重要的是发光层(EML)，该发光层响应于电流而发光。化学卤代钙钛矿，化学式为CsPbX3(X = I，Br，Cl)，最近被认为是制造EML的有前途的材料。然而，与通常用于设计电视和智能手机显示器的有机LED相比，当前的钙钛矿基LED(PeLED)的性能较差。几位研究人员建议使用低维(即发光结构单元在平面上或在晶体结构中线性连接的)钙钛矿制造PeLED，该钙钛矿可基于激子的量子限制效应提供改善的发光性能。激子是有效发射光子的电子-空穴对。然而，

有趣的是，正如东京工业大学的英野英郎教授带领的一组研究人员所发现的那样，可以使用具有优异的电子和空穴迁移率的三维(3D)钙钛矿来设计高效的PeLED。解决了低维钙钛矿的局限性。该团队研究了在3D材料中是否可以实现在低维材料中使用与钙钛矿相邻的新电子传输层发生的量子限制效应，并产生有吸引力的发光特性。在电致发光器件中，EML夹在两层之间：电子传输层和空穴传输层。这两层在确保设备良好的导电性能方面起着关键作用。

通过调整PeLED中电子和空穴传输层的特性，该团队可以通过确保激子保持在发射层中来防止上述效应。Hosono解释说：“如果电子/空穴传输层的能级足以进行激子限制，则从某种意义上说，整个器件结构可以看作是按比例放大的低维材料。” 该团队报告了3D PeLED在高亮度，电源效率和低工作电压方面具有创纪录的性能。

除了这些实际的实际成就外，本研究还揭示了材料的激子相关特性如何受到相邻层的影响，并提供了可以在光学器件开发中容易利用的策略。Hosono总结说：“我们相信这项研究为实现实际的PeLED提供了新的见识。” 随着发光材料的如此有趣的进步，似乎(从字面上)更光明的未来正在等待。