我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦薄膜巨量轉(zhuǎn)移 制備出白光鈣鈦礦發(fā)光二極管

記者25日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院肖正國(guó)教授課題組與化學(xué)與材料學(xué)院陳濤教授課題組合作，利用表面能很低的聚二甲基硅氧烷(PDMS)襯底，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜的巨量轉(zhuǎn)移。相關(guān)成果日前發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

金屬鹵化物鈣鈦礦是新一代的明星半導(dǎo)體材料，它具有吸收系數(shù)高、光學(xué)帶隙易于調(diào)節(jié)、電子空穴遷移率高、載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度長(zhǎng)、缺陷容忍度高等優(yōu)異的光電特性。這使得鈣鈦礦材料在太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、X射線探測(cè)器等領(lǐng)域都具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是在之前的研究中，鈣鈦礦薄膜只能夠沉積在剛性平面襯底上，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足實(shí)際應(yīng)用中的很多需求，例如在柔性可彎曲襯底上沉積薄膜以制備柔性器件，以及通過(guò)不同組分鈣鈦礦薄膜的圖案化實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射和全彩顯示等。

基于此，肖正國(guó)教授課題組使用表面能很低的聚二甲基硅氧烷PDMS襯底進(jìn)行鈣鈦礦薄膜和微納結(jié)構(gòu)的巨量轉(zhuǎn)移。在不改變鈣鈦礦薄膜的表面形貌、成分和光電性能的前提下，成功將鈣鈦礦薄膜轉(zhuǎn)移到柔性襯底上。在器件制備過(guò)程中，使用一層超薄的支化聚乙烯亞胺作為鈣鈦礦與傳輸層之間的化學(xué)結(jié)合層，能大大增強(qiáng)轉(zhuǎn)移器件界面處的電接觸。膜轉(zhuǎn)移方法制備的鈣鈦礦發(fā)光二極管具有與優(yōu)化的旋涂器件相同的外量子效率。另外，使用該方法還能夠制備分高辨率、大面積鈣鈦礦微納結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)將紅光鈣鈦礦條紋與天藍(lán)光鈣鈦礦條紋交替排列，成功制備出了白光鈣鈦礦發(fā)光二極管 。

這一成果提供了一種在多種襯底上制備鈣鈦礦薄膜或微納結(jié)構(gòu)的可行方法，用于實(shí)現(xiàn)全彩色顯示、白光鈣鈦礦發(fā)光二極管和激光器等實(shí)際應(yīng)用。