近日，東南大學倪振華教授、呂俊鵬教授課題組利用等離子體原子結(jié)構(gòu)改性，提出解決高注入下二維材料發(fā)光效率滾降問題的新思路，實現(xiàn)了二維材料高效光致與電致發(fā)光。

相關(guān)成果以《基于插層過渡金屬二硫化物的高注入下效率滾降被抑制的發(fā)光二極管》(Light-emitting diodes based on intercalated transition metal dichalcogenides with suppressed efficiency roll-off at high generation rates)為題，發(fā)表在國際頂級學術(shù)期刊《Nature Electronics》上。

效率滾降一直是限制電致發(fā)光器件在高電流密度下達到峰值性能的主要因素。在強庫侖作用的二維材料中，高電流密度下強烈的激子多體相互作用極易誘發(fā)激子-激子湮滅并強化非輻射復(fù)合過程，導(dǎo)致熒光量子產(chǎn)率及電致發(fā)光器件外量子效率顯著降低，嚴重阻礙了二維材料在光電器件中的實際應(yīng)用。

針對這一難題，該團隊開發(fā)了一種獨特的氧等離子體插層技術(shù)，通過原子結(jié)構(gòu)的改性設(shè)計，成功將少層間接帶隙二維材料（MoS?和WS?）解耦為單層堆疊的直接帶隙多量子阱結(jié)構(gòu)。即使在高功率激光激發(fā)下，該結(jié)構(gòu)的熒光量子產(chǎn)率依然保持穩(wěn)定。通過實驗驗證與理論模擬，該團隊證明了激子玻爾半徑和激子擴散系數(shù)的顯著降低，有效抑制了激子-激子湮滅效應(yīng)，進而避免了插層體系中熒光效率的滾降。

基于對上述物理特性和機制的深入理解，團隊進一步構(gòu)建了基于插層體系的電致發(fā)光器件，并打破了現(xiàn)有基于MoS?二維材料的電致發(fā)光器件外量子效率記錄，為多層二維材料的光電應(yīng)用提供了新的思路。

東南大學電子科學與工程學院、物理學院倪振華教授、呂俊鵬教授，物理學院章琦副研究員為本文的共同通訊作者。物理學院博士生王世選與傅強為論文的共同第一作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金等項目的資助。（來源：東南大學）

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