日前，柔性電子全國重點實驗室黃維院士、王建浦教授和王娜娜教授團隊在鈣鈦礦發光二極管（LED）領域取得重大進展。研究團隊成功構建了全鈣鈦礦疊層LED器件，并創新性地提出利用層間光子循環效應來提升鈣鈦礦LED的光提取效率，使得疊層鈣鈦礦LED的外量子效率突破45%，再次刷新該領域世界紀錄。無疑，這一突破為開發高性能鈣鈦礦LED開辟了全新的途徑。11月11日，相關研究成果以“High Performance Tandem Perovskite LEDs through Interlayer Photon Recycling”為題，發表于國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）。南京工業大學為論文第一作者和通訊作者單位。
發光二極管技術能夠直接將電能轉化為光能，近年來在照明與顯示等領域展現出廣闊應用前景。隨著市場對高品質顯示和照明需求的不斷提升，開發兼具高亮度、低成本及柔性化特征的新型LED技術已成為世界科技前沿的研究熱點。鈣鈦礦LED因其兼具可溶液加工、色純度高、制備成本低等優勢備受關注，其性能已逐步接近商業化有機LED水平。目前，商業化有機LED顯示屏幕普遍采用疊層器件結構，通過串聯多個發光單元，在相同電流密度下實現亮度疊加，已成為提升LED亮度與使用壽命的關鍵路徑。然而，當前疊層鈣鈦礦LED的外量子效率仍不足10%，甚至遠低于單結器件，嚴重制約其商業化進程。
針對這一世界性難題，團隊通過優化連接層結構，實現了疊層器件中高效的電荷注入與平衡。更為重要的是，通過調控鈣鈦礦發光層的微納結構，創新性地提出利用疊層器件中獨特的層間光子循環效應的策略，即一個發光單元產生的光子可被另一鈣鈦礦層重新吸收并再次發射，從而突破了傳統光提取效率的限制。該策略使疊層鈣鈦礦LED器件效率超越了單結器件效率的簡單疊加，實現了“1+1>2”的效果，所制備的LED器件外量子效率達到45.5%，在100mAcm-2電流密度下仍保持34.5%的高效率，再次創造了鈣鈦礦LED發光效率的世界紀錄。
該研究得到了國家重點研發計劃、國家基礎科學中心、國家杰出青年科學基金和江蘇省攀登項目等科研項目的長期支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09865-4
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