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南工科研成果入选2016年"中国高等学校十大科技进展"

来源:小尼仔  时间:2016-12-31 14:29:00

【龙虎网报道】 (通讯员 楠工萱) 由教育部主办的2016年度“中国高等学校十大科技进展” 于12月29日在京揭晓,南京工业大学黄维院士和王建浦教授主持完成的“高效钙钛矿发光器件研究”成功入选。这是该校科研成果首次获评该奖项,也是今年江苏省高校唯一获奖项目。

“中国高等学校十大科技进展” 由教育部科学技术委员会组织评选,自1998以来已成功举办19届。入选成果包括探索自然科学现象和规律的重要发现、具有突破性创见的科学理论和学说、解决制约国民经济和社会发展重大问题的科技突破、具有自主知识产权且具有重大经济和社会效益的创新技术、工艺、材料、设计、生物品种等。这项评选活动对提升高等学校科技的整体水平、增强高校科技创新能力发挥了积极作用,并产生了较大的社会影响,赢得了较高的学术声誉。本年度其他入选项目还包括北京大学、清华大学、浙江大学、西安交通大学和哈尔滨工业大学等牵头完成的项目。

照明对于人类文明的重要性不言而喻。从远古时期的火把、中世纪的蜡烛,到近代的油灯、现代的电灯和当代的LED,人类寻找新型光源的脚步从未停歇。当前,照明消耗了全球发电量的30%以上,探索环境友好、高效节能的照明系统愈发重要。有机无机杂化钙钛矿材料因其优异的发光性能和可大面积低成本加工的潜力,在照明与显示领域具有广阔前景。

南京工业大学黄维院士和王建浦教授领导的IAM团队是国际上最早认识到此类材料的发光潜力,并着力设计并制备钙钛矿发光二极管器件的创新团队之一。2014年,他们在国内率先开展了基于钙钛矿材料LED的研究,通过构建二极管结构和对界面进行调控,实现了当时最高效率的绿光和近红外光钙钛矿LED,展示了钙钛矿材料在发光领域的应用潜力。此后,他们一面在南工刚刚搭建、条件并不完善的实验室里开展理论和实验研究,一面针对二维钙钛矿材料发光效率低而三维钙钛矿材料成膜性和稳定性差的问题,加强与英国剑桥大学、瑞典林雪平大学、浙江大学、南京邮电大学等国内外高校的紧密合作、协同创新,共同攻克世界性的难题。

2016年,团队创造性地利用溶液自组装方法制备了多量子阱结构的钙钛矿发光材料。该材料不仅保持了二维钙钛矿成膜质量高、稳定性好的优点,而且在不同带隙量子阱之间可发生快速的阶梯能量转移,有效克服了常温下二维钙钛矿激子易猝灭的缺点。在世界上首次实现了外量子效率达11.7%的高效钙钛矿电致发光器件,同时器件寿命较三维钙钛矿器件提高了两个数量级。系列创新性研究成果相继发表在国际顶级学术期刊上,并已申请两项发明专利。其中,主要代表性成果于2016年9月26日在Nature Photonics上作为封面文章发表,是全球首篇钙钛矿发光器件外量子效率突破10%的报道,也是目前此类器件的世界最高效率,为钙钛矿材料及其在发光领域的研究开拓了新方向,被《科技日报》等媒体广泛报道。

据王建浦教授介绍,他们研制的高效钙钛矿LED兼具有机和无机半导体材料的优势,具有两大“利好”:一是,无机LED是小面积点式发光,通常不能直接做显示屏,而有机LED可以做显示屏但效率不如无机LED。但钙钛矿LED有别于传统无机LED,即能实现高效还可以做显示屏,且呈像色彩更为鲜艳。二是,钙钛矿LED应用在照明上优势也很明显。其一改传统的LED室内照明点状发光为面状发光,使室内的光线不刺眼,更接近自然光,增加舒适度。传统无机LED只能做小面积,但利用这项成果可以做成类似天花板大的面积,且较之传统无机发光材料具有缺陷密度低、发光效率高、色纯度好等优势。

黄维院士领衔的IAM团队在有机光电材料领域有二十多年的丰富积累,近年又在柔性电子材料领域大放异彩。此次在高效钙钛矿发光器件研究方面取得的成果,为钙钛矿材料在太阳能电池和其他发光器件的应用带来了新的曙光。黄维院士也指出,光与碳是21世纪有机电子发展的新方向,钙钛矿材料在太阳能电池和LED领域取代传统硅等无机半导体材料,将不是梦想。

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