9 月 13 日消息，浙江大学研究团队通过分子掺杂，实现了钙钛矿半导体从 n 型到 p 型的连续转变，同时可以保持极高的发光性能。
在可控掺杂的基础上，团队研制出具有简单结构的钙钛矿 LED，并创造了溶液法 LED（包括 OLED、量子点 LED 和钙钛矿 LED）的高亮纪录，达到了 116 万尼特。
“掺杂”是半导体领域的基础概念。半导体材料之所以如此广泛应用于电子技术，关键在于它们可以通过掺杂实现 p 型和 n 型两种不同的导电特性。对于传统半导体而言，通过“掺杂”，即在晶格中引入杂质，可以实现对其电学性质的有效控制。
钙钛矿卤化物是一种新型半导体，在太阳能电池、LED 和激光器等器件中表现出优异的光电性能，且易于低成本制备，在近年来得到广泛关注和应用。但由于其结构和成分较为复杂，如何实现对其电学特性的精确调控是领域的重要挑战。
团队偶然发现，4PACz 这种实验室里非常常见的材料，由于它具有强烈的吸电子能力，当作为掺杂剂引入钙钛矿半导体时，可以有效地将原本是 n 型的钙钛矿转变为 p 型。同时，在引入掺杂后，钙钛矿半导体仍然保持着很高的荧光效率。此外团队也发现了适用于钙钛矿的 n 型掺杂剂。
通过可控掺杂技术，研究团队成功制备出不包含空穴传输层且性能优异的钙钛矿 LED。与此同时，与常规 LED 相比它还显示出巨大优势。
引入 4PACz 掺杂制备的 p 型钙钛矿 LED，不仅结构简单，而且实现了 116 万 cd / m²（116 万尼特）的最高亮度，以及 28.4% 的外量子效率和 23.1% 的能量转换效率。
浙江大学 2020 级博士生熊文涛介绍，“这些器件的超高亮度刷新了溶液法 LED 的记录，其能量转换效率为可见光钙钛矿 LED 的最高水平。”
这项研究成果发表在《自然》，附论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07792-4