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Physica Status Solidi (RRL) : 工作电流密度大于100A/cm2的全无机钙钛矿发光二极管

电泵浦激光二极管一直是激光研究领域的焦点。由于有机小分子或激光染料具备较低的光泵浦激光放大阈值,以及高效率的有机电致发光二极管(OLED)被实现,基于OLED器件结构的电激励激光二极管曾被寄予厚望。在研究的有机分子激光二极管的过程中,人们发现有机分子/半导体低的载流子迁移率及其低的承载电流的能力成为了其电激励激光二极管的瓶颈之一。因而寻找新型的具有高荧光量子产率、高增益、高稳定性以及高载流子迁移率的激射材料成为实现电泵浦激光器的关键。近年来,钙钛矿材料由于具有易于合成、低成本、高荧光量子产率、高增益以及双极注入平衡等优势,在光伏以及光电领域掀起研究热潮,成为炙手可热的明星材料,有望成为电泵浦激光器的突破口,尤其是铯锡卤(CsSnX3)钙钛矿克服了铅元素的毒性问题,并且具有高的荧光量子产量、载流子迁移率以及光学增益,使得它们有望成为电致相干光源的新型增益介质。为了实现CsSnX3的电泵浦激光二极管,探索实现高承载电流密度的发光二极管是其重要的前提之一。


Physica Status Solidi (RRL) : 工作电流密度大于100A/cm2的全无机钙钛矿发光二极管

                            

为了探讨钙钛矿CsSnX3电泵浦激光二极管实现的可能性,西安交通大学电信学院吴朝新教授团队采用真空蒸镀的方式制备出承载电流高达915A/cm2的全无机异质结PeLEDs器件。他们提出了一种新型PeLEDs器件结构——“绝缘层钙钛矿绝缘层”结构,也就是将钙钛矿发光层置于一对超薄氟化锂绝缘层之间。基于该结构,采用连续真空沉积法制备出基于CsSnX3薄膜的全无机异质结PeLEDs器件。该器件包括传输层及发光层在内均为无机材料,外加电压下发出均匀红光,器件外量子效率最大可达到0.34%,并在有效发光面积极小(0.01mm2)时,实现超过900A/cm2的电流密度注入与传输。此外,全蒸镀CsSnX3薄膜极其平整致密,表现出优异的激射特性(光泵阈值低至7μJ/cm2)及电致发光特性。从而从实验上证实了基于钙钛矿材料的激光二极管的可能性。

相关论文发表在Physica Status Solidi RapidResearch Letters (PSS RRL) 2018, 1800090) 并入选为当期Cover Picture,文章链接为https://doi.org/10.1002/pssr.201800090。西安交通大学袁方博士为该文的第一作者,西安交通大学吴朝新教授与美国华盛顿大学AlexK.-Y. Jen教授为共同通讯作者。

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