東南大學在范德華發(fā)光二極管量子效率研究上取得新進展

近日，東南大學電子科學與工程學院倪振華教授、物理學院呂俊鵬教授課題組，南京師范大學物理科學與技術學院劉宏微教授課題組和復旦大學微電子學院周鵬教授課題組合作提出了基于二維鈣鈦礦并結合低溫范德華轉移工藝，實現(xiàn)了室溫外量子效率超過10%的范德華發(fā)光二極管。相關成果以（室溫發(fā)光量子效率超過10%的范德華發(fā)光二極管）“Van der Waals integrated single-junction light-emitting diodes exceeding 10% quantum efficiency at room temperature”為題發(fā)表在Science Advances上。

目前，發(fā)展光電集成芯片的主要瓶頸是缺少高性能的片上光源。在眾多材料體系中，二維半導體材料憑借優(yōu)異的光電特性和集成優(yōu)勢，成為構建新一代光電系統(tǒng)和突破高性能片上光源瓶頸的理想材料。盡管現(xiàn)階段基于二維半導體的發(fā)光二極管器件已取得了重要的進展，但其在室溫高注入狀態(tài)下的發(fā)光效率普遍較低，限制了其在光電芯片中的實際應用。

本研究利用二維半導體材料多量子阱的特性并結合低溫范德華轉移工藝，實現(xiàn)可片上集成的高效率發(fā)光二極管。利用二維鈣鈦礦多量子阱結構與高熒光量子產(chǎn)率的優(yōu)勢，結合石墨烯/二維鈣鈦礦界面較低的勢壘高度，通過載流子高效的隧穿-復合過程實現(xiàn)了室溫下超過10%的外量子效率，為當前范德華發(fā)光二極管的最高水平。該方案具有普適性，可擴展到其他層狀二維材料。本成果為未來開發(fā)大面積、高效率、高亮度、可片上集成的二維半導體發(fā)光器件奠定了良好的基礎。

倪振華、呂俊鵬、劉宏微、周鵬為本文的共同通訊作者。東南大學物理學院博士后胡振良和博士生傅強為本文的共同第一作者。該工作受到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和江蘇省自然科學基金等項目的資助。

論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8045