近日，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院倪振華教授、物理學(xué)院呂俊鵬教授課題組，南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉宏微教授課題組和復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院周鵬教授課題組合作提出了基于二維鈣鈦礦并結(jié)合低溫范德華轉(zhuǎn)移工藝，實(shí)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(guān)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(dǎo)體材料憑借優(yōu)異的光電特性和集成優(yōu)勢，成為構(gòu)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(dǎo)體的發(fā)光二極管器件已取得了重要的進(jìn)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(shí)際應(yīng)用。

本研究利用二維半導(dǎo)體材料多量子阱的特性并結(jié)合低溫范德華轉(zhuǎn)移工藝，實(shí)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(jié)構(gòu)與高熒光量子產(chǎn)率的優(yōu)勢，結(jié)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(fù)合過程實(shí)現(xiàn)了室溫下超過10%的外量子效率，為當(dāng)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(kuò)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(dǎo)體發(fā)光器件奠定了良好的基礎(chǔ)。

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(xué)物理學(xué)院博士后胡振良和博士生傅強(qiáng)為本文的共同第一作者。該工作受到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和江蘇省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

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