华中科技大学光电信息学院唐江罗家俊团队全真空钙钛矿发光与单片集成研究取得系列进展

近日，光电信息学院、武汉光电国家研究中心唐江、罗家俊团队在全真空钙钛矿发光材料与单片集成微显示领域取得系列进展。相关成果分别发表于国际期刊 Science Advances 和 Advanced Materials，围绕高性能热蒸发钙钛矿发光器件、CMOS微显示单片集成及纯溴蓝光量子点原位构筑开展系统研究。

钙钛矿材料具有高色纯度和高辐射复合效率，在新型显示领域具有重要应用潜力。然而，面向高分辨率微显示，其仍面临高载流子密度下非辐射复合严重、复杂像素结构难以共形覆盖，以及蓝光钙钛矿易发生卤素迁移和光谱漂移等问题。全真空热蒸发工艺具有无溶剂、膜厚可控和兼容半导体制造等优势，为钙钛矿发光材料与CMOS驱动电路直接集成提供了新的技术路径。

发表于 Science Advances 的论文中，欧剑峰、沈紫曦、严淑文、吴远武为共同第一作者，唐江、罗家俊、李露颖为共同通讯作者。团队通过FA⁺晶格工程调控热蒸发CsPbBr₃钙钛矿的晶格结构，显著降低Ruddlesden-Popper层错及局域电场畸变，抑制陷阱辅助复合和高注入条件下的Auger损失。所制备绿光钙钛矿发光二极管峰值外量子效率达到20.6%，最高亮度达到160,088 cd m⁻²。进一步结合超低速共形沉积技术，团队在0.75英寸CMOS驱动基板上实现了单片集成钙钛矿微显示，分辨率达到3000 PPI，像素尺寸仅2 μm × 7.5 μm，并实现图像及视频显示。

发表于 Advanced Materials 的论文中，欧剑峰、沈紫曦、侯东莹共同第一作者，唐江、杜鹃、罗家俊为共同通讯作者。团队进一步提出“配体缓冲延迟成核”策略，通过多源热蒸发在器件基底上原位形成量子限域纯溴CsPbBr₃量子点，实现460-512 nm范围内连续可调发光。基于该策略构筑的全真空器件实现470 nm纯蓝发射和4.9%的峰值外量子效率，以及488 nm蓝光发射和13.3%的峰值外量子效率，并在4.0-6.0 V驱动范围内保持稳定的发射峰位和光谱形貌。

两项研究表明，热蒸发不仅能够实现钙钛矿薄膜制备，还可通过晶格结构和结晶动力学调控，在基底上完成材料原位合成、光电性质调控和器件集成，为高亮度、高分辨率钙钛矿微显示及未来全彩显示提供了新的材料与制造基础。

相关研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金、中国博士后科学基金及光谷实验室创新项目等资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1126/sciadv.aeg7804

https://doi.org/10.1002/adma.74731

编辑：刘雪茹

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