钙钛矿单层高效电致白光中的半导体相变协同光电效应
发光二极管(燕赵福彩网)是一种基础的半导体元器件，在燕赵福彩网社会具有广泛的用途，如照明、平板显示、医疗器件等。白光燕赵福彩网，作为照明与显示的共性关键基础，从氮化镓蓝色燕赵福彩网突破算起已历时三十余年。2014年，赤崎勇、天野浩和中村修二因“发明高亮度蓝光燕赵福彩网，带来了节能明亮的白色光源”共同获得当年的诺贝尔物理学奖。随着工业界对白光燕赵福彩网成本降低与性能提高的要求，以及新型照明、显示、光通讯等应用形态的要求，研究人员一直在探索白光燕赵福彩网的新原理、新方案、新应用。
近日，针对显示与照明的共性关键基础白光电光源，南京理工大学曾海波团队提出“单层电致白光”新思路，该文报道了钙钛矿的“相变协同光电效应”，基于该效应燕赵福彩网了只有单层发光半导体的高效明亮白光燕赵福彩网。为了开发新型白光燕赵福彩网体系，曾海波研究团队以近年发光二极管的明星材料钙钛矿作为切入点，选择CsPbI3作为研究对象。其中，α-CsPbI3具有~ 690 nm红色窄波段发光，δ-CsPbI3的光学禁带较大，不利于电荷注入，且具有1D晶格特性，容易晶格软化，不利于电荷传输。但是，基于同质异相的CsPbI3白光燕赵福彩网具有如下几点潜力：1. α-CsPbI3具有典型的钙钛矿优点，比如高载流子迁移率（0.23 cm2 V-1 s-1）、较高的辐射复合效率等；2. δ-CsPbI3具有自陷激子（self-trapped exciton）效应，发光谱覆盖整个可见光；3. α-CsPbI3可自发向δ-CsPbI3转变，构筑纳米级同质异构相。
研究团队利用热处理来调控α-CsPbI3纳米晶薄膜相变程度，构筑α-δ-CsPbI3异相膜并作为器件发光层。通过显微光谱和超快光谱等技术，澄清了异相膜中载流子的注入和输运由α-CsPbI3所主导，同时在电场的驱动下从两相界面注入到δ-CsPbI3中并辐射复合形成宽光谱发光。此外，尽管α-CsPbI3和δ-CsPbI3的HOMO能级有一定差异，但更接近于价带水平的界面态有利于空穴从α-CsPbI3到δ-CsPbI3的注入，同时电子注入的势垒则较小。该同质异相体系协同效应体现在，利用载流子输运能力更强的α-CsPbI3来辅助δ-CsPbI3进行辐射复合，从而能够实现高效明亮的白光燕赵福彩网s(器件亮度达12200 cd m-2，最大外量子效率达6.5 %)。
鉴于钙钛矿近年来所展示出的原料及制备低成本、光电及电光转换高量子效率、柔性工艺兼容等优势，本工作提出的“半导体相变协同光电效应”新思路有望既促进对低成本、高性能等传统特征白光燕赵福彩网的研发，又促进对立体、透明、柔性照明显示等燕赵福彩网代白光电光源的探索，将在钙钛矿与照明显示交叉领域引起燕赵福彩网波研究热潮。
图1. (a-b) 基于α-δ-CsPbI3白光燕赵福彩网器件结构及性能；(c-e) 异相膜空间分辨的光电性质；(f) 白光燕赵福彩网器件工作机理。
研究成果以“Efficient and bright white light-emitting diodes based on single-layer heterophase halide perovskites”为题发表在Nature Photonics上，该论文第一作者为陈嘉伟、王健（华盛顿大学），通讯作者为徐晓宝、宋继中、David Ginger（华盛顿大学）、曾海波。该工作发表后，权威学术新闻媒体ChemistryViews以“Perovskites for White 燕赵福彩网s”为题进行了专门报道；国际著名期刊ACS Nano的副主编Andrey L. Rogach在Light: Science & Applications上以“Towards next generation white 燕赵福彩网s: optics-electronics synergistic effect in a single-layer heterophase halide perovskite”为题进行亮点报道；Materials Today Advances, Nano Energy, Materials Horizon等国际顶级期刊编委Yoshio Bando以“A new path in lighting and display: White light emitting diode with a single active layer”为题在Science Bulletin上亮点报道。
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