高电流密度的全无机异质结构钙钛矿发光二极管制备成功

新设计出的全无机异质结构PeLED

几十年来，制造出可调发射波长高效电泵浦（激光二极管）LD一直是全球众多研究人员的梦想。然而迄今为止，研发的常规半导体材料都具有某些缺点，例如，有机半导体中的低载流子迁移率，无机半导体的刚性制备技术。 因此，我们必须研发出不含有毒元素、高光致发光量子效率和光学增益的新半导体材料，从而做出电泵浦激光器。

目前，混合金属卤化物钙钛矿是最好的高转换率光伏应用。更重要的是，钙钛矿具有相当优异的光电性质，例如高光致发光量子产率、高光学增益和高载流子迁移率。这些特性使Sn基钙钛矿成为电泵浦LD最合适的备选材料。

若要制备出Sn基钙钛矿的LD，需要攻克两个难题。首先，需要制备高质量的、光滑的、全面覆盖的卤化铯钙钛矿（CsSnX3）薄膜，这是低阈值的放大自发发射（ASE）的先决条件; 其次，还应研发出全无机钙钛矿发光二极管（PeLEDs）平面异质结结构，包括空穴和电子传输层，这对它们的高电流密度耐久性至关重要。

针对上述电泵浦LDs的两个难题，吴兆新教授和西安交通大学的合著者用全真空气相沉积法制备出了全无机异质结构PeLED。

通过新的设计方法和理念，“绝缘体 - 钙钛矿 - 绝缘体”（IPI）架构全无机异质结构PeLED的最大EQE为~0.34％，并且能经受的电流密度高达915 A / cm2 ，发射区为0.01 mm2，为制备出电泵浦激光器提供了良好的铺垫。

在Physica Status Solidi Rapid Research Letters（PSS RRL）上发表的一篇文章称，已经制备出了非常光滑、均匀和全覆盖的小晶粒尺寸CsSnX3薄膜，它具有较低的阈值ASE（~7μJ/ cm2）和更宽波长（697-923 nm）的可调激光发射。因此，制备出理想的电泵浦自发发射和光泵浦ASE是制备出电泵浦激光二极管的先决条件。