具有同时红、绿、蓝发射的三结串联发光二极管是下一代超高清显示器的理想背光源。尽管金属卤化物钙钛矿是此类器件的有力候选者,但多层堆叠的溶液加工仍然是一个基本挑战,导致全钙钛矿串联发光二极管出现显著的效率损失。
本文,南开大学袁明鉴、姜源植和河北大学孙长久等人提出了一种与制造兼容的转移印刷方法用于单片集成。我们首先发现传统转移印刷过程中的性能退化源于强界面粘附力。为了克服这一点,我们利用温度触发的“固-液”可切换界面,设计了一种无损伤转移过程。该界面通过甲胺辅助的瞬时液化形成,最大限度地减少了界面应力并促进了表面回复。我们还设计了一种结合界面偶极和隧穿注入的连接层堆叠,与所有单结器件相比,将整体电压损失降低至仅-0.5 V。
我们展示了一种三结全钙钛矿白光LED,其超宽色域覆盖NTSC标准的143%,最大亮度超过67,000 cd m⁻²,认证外量子效率为16.4%。在刚性和柔性基底上的2.0×2.0 cm²显示原型概念验证进一步强调了我们的策略在钙钛矿显示器中的可扩展性。
研究亮点:
首创“固-液可切换界面”转移印刷策略:利用甲胺羧酸盐(MeO-PA-MA)在加热时释放甲胺蒸汽,与钙钛矿形成高流变性的液体中间相,将界面剥离强度从0.52 MPa降至0.18 MPa,彻底解决了传统转移印刷中因固-固界面强粘附导致的薄膜起皱、缺陷增加和光学非均匀性问题。
创纪录的三结白光LED性能:基于该策略制备的红/绿/蓝三结全钙钛矿串联白光LED实现16.4%的认证EQE(较此前报道提升30倍)、67,370 cd m⁻²的最大亮度和143% NTSC的超宽色域,同时电压损失仅-0.5 V,为迄今性能最优的全钙钛矿白光LED。
普适性与可扩展性验证:该转移印刷策略成功应用于红、绿、蓝单色薄膜及大面积(2×2 cm²)刚性与柔性显示原型,并实现双结绿光PeLED的35.4% EQE,展现了在下一代超高清显示和柔性光电子领域的巨大潜力。
Geng, C., Sun, C., Wei, K. et al. Efficient white light-emitting diodes based on all-perovskite triple-junction tandems. Nat. Photon. (2026).
https://doi.org/10.1038/s41566-026-01870-x
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