东南大学在范德华发光二极管量子效率研究上取得新进展

近日，东南大学电子科学与工程学院倪振华教授、物理学院吕俊鹏教授课题组，南京师范大学物理科学与技术学院刘宏微教授课题组和复旦大学微电子学院周鹏教授课题组合作提出了基于二维钙钛矿并结合低温范德华转移工艺，实现了室温外量子效率超过10%的范德华发光二极管。相关成果以（室温发光量子效率超过10%的范德华发光二极管）“Van der Waals integrated single-junction light-emitting diodes exceeding 10% quantum efficiency at room temperature”为题发表在Science Advances上。

目前，发展光电集成芯片的主要瓶颈是缺少高性能的片上光源。在众多材料体系中，二维半导体材料凭借优异的光电特性和集成优势，成为构建新一代光电系统和突破高性能片上光源瓶颈的理想材料。尽管现阶段基于二维半导体的发光二极管器件已取得了重要的进展，但其在室温高注入状态下的发光效率普遍较低，限制了其在光电芯片中的实际应用。

本研究利用二维半导体材料多量子阱的特性并结合低温范德华转移工艺，实现可片上集成的高效率发光二极管。利用二维钙钛矿多量子阱结构与高荧光量子产率的优势，结合石墨烯/二维钙钛矿界面较低的势垒高度，通过载流子高效的隧穿-复合过程实现了室温下超过10%的外量子效率，为当前范德华发光二极管的最高水平。该方案具有普适性，可扩展到其他层状二维材料。本成果为未来开发大面积、高效率、高亮度、可片上集成的二维半导体发光器件奠定了良好的基础。

倪振华、吕俊鹏、刘宏微、周鹏为本文的共同通讯作者。东南大学物理学院博士后胡振良和博士生傅强为本文的共同第一作者。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8045