4月21日，“2023中国光学十大进展”揭晓。
其中，湖北光谷实验室唐江、罗家俊团队的“高效热蒸发钙钛矿发光二极管的有源驱动显示应用”入选“2023中国光学十大进展”（应用研究类）。
湖北光谷实验室入选的研究成果：
高效热蒸发钙钛矿发光二极管的有源驱动显示应用
华中科技大学武汉光电国家研究中心、湖北光谷实验室唐江、罗家俊研究团队联合武汉华星光电技术有限公司，采用热蒸发分子配体辅助沉积工艺，开发出适配硅基驱动电路一体化集成的高效钙钛矿发光二极管技术，获得了高清流畅的图象与动画显示，这是国际上第一次实现有源驱动的钙钛矿单色显示面板，有望直接推进钙钛矿发光技术在显示应用方面的产业化进程。
据悉，“中国光学十大进展”评选活动由中国激光杂志社发起，至今已成功举办18届，旨在促进中国优秀光学研究成果的广泛传播，推动中国光学事业的发展。凭借高学术水平的候选成果，以及严格公正的评审机制，这一奖项备受业界认可，具有高度的公信力和影响力。
本届评选中，经过评审委员会多轮遴选，“超冷原子扭转双层光晶格”等10项前沿进展入选“2023中国光学十大进展”（基础研究类）；“高速视觉任务中的纯模拟光电芯片”等10项进展入选“2023中国光学十大进展”（应用研究类）。
唐江/罗家俊团队在钙钛矿显示产业化应用方面取得重要进展
2023年4月6日，Nature Photonics在线刊发了唐江/罗家俊团队题为《Efficient all-thermally evaporated perovskite light-emitting diodes for active-matrix displays》的研究论文。
该工作是唐江/罗家俊团队与武汉华星光电技术有限公司合作，制备出一种适配TFT驱动电路的高效钙钛矿发光二极管，这是国际上第一次实现有源驱动的钙钛矿单色显示面板（分辨率为1080×2400），显示图像清晰度可比拟商用OLED产品。
有源驱动的发光二极管是当今显示技术的重要元器件，在商业电子、医疗影像、教育科研等人机交互领域应用广泛，具有千亿级的市场规模。
现在商用OLED显示技术的色纯度较低，同时核心专利技术被欧美日韩等国卡脖子；另外传统Ⅲ-Ⅴ族半导体制备的Micro-LED显示技术依赖于高温工艺及外延衬底，无法直接与硅基电路集成，存在良率低、成本高等核心难题。
近年来，卤素钙钛矿发光二极管（PeLED）因其易调谐的发光带隙（覆盖可见光）、优异的色纯度（发光线宽<20 nm）、较低的材料成本以及可常温制备等特性受到广泛关注。
尤其钙钛矿绿光材料，其色坐标接近国际电信联盟Rec. 2020绿光标准（0.170，0.797），相比于传统的OLED技术可以显著提升色域范围，从而提升显示面板的色彩质量。
此外，PeLED的外量子效率（EQE）已接近30%，与商用OLED显示技术相媲美，这极大激发了人们将其推向显示产业化应用的兴趣。
目前高效PeLED主要依赖于溶液法制备，难以实现大面积像素化，不易进一步与薄膜场效应晶体管（TFT）驱动电路结合以实现显示面板的产业化应用。
因此，PeLED的制备技术需要新的突破，以满足其在产业化应用上的迫切需求。
为此，唐江/罗家俊团队采用热蒸发技术（半导体产业中广泛运用）制备PeLEDs器件，可借鉴OLED显示产业中的成熟经验技术，实现规模化产业应用。
针对热蒸发PeLEDs面临的长期问题——发光效率低，首次通过三源热蒸发技术将TPPO配体材料引入CsPbBr3原位结晶过程中，TPPO配体在对载流子限域和晶体缺陷钝化的同时，减缓晶体生长动力学过程，促使原位生成高质量结晶的CsPbBr3-TPPO纳米晶薄膜，PLQY接近80%（图1）。
图1.热蒸发CsPbBr3的配体钝化策略。
(a) 三源热蒸发示意图。(b-c) 热蒸发CsPbBr3和CsPbBr3-TPPO的结晶过程对比示意图。 (d-e) 热蒸发CsPbBr3和CsPbBr3-TPPO薄膜的SEM表面形貌以及晶体尺寸分布，其中CsPbBr3-TPPO薄膜晶粒尺寸更小且分布均匀。(f) 热蒸发CsPbBr3和CsPbBr3-TPPO薄膜的荧光光谱图。
基于CsPbBr3-TPPO纳米晶薄膜，团队构筑了全热蒸发器件结构的PeLEDs，与现有OLED生产线兼容，制备的器件峰值EQE达到16.4%，较之前热蒸发PeLEDs所报道的最高效率提升近一倍，同时器件的光谱色坐标接近Rec. 2020（图2）。
图2. 热蒸发PeLED器件发光性能。
(a-b) 热蒸发PeLED器件结构及其能级图谱。(c-d) 热蒸发PeLED器件电流-电压-亮度特性曲线。(e) 热蒸发PeLED器件外量子效率。(f) 热蒸发PeLED器件效率统计图。(g) 热蒸发PeLED器件的工作稳定性。(h) 热蒸发PeLED器件光谱的色坐标。（i）热蒸发PeLED顶发射器件的透射光谱及其实物图。
通过将顶发射PeLEDs集成到6.67英寸的TFT背板上，团队进一步实现了有源驱动的钙钛矿单色显示面板，图3展示了显示分辨率为1080×2400的高清图像和视频以及连续的灰度信息。
图3. 热蒸发PeLED单色显示面板应用。
(a) 显示面板结构的示意图。(b) 显示面板截面的示意图。(c) 显示面板像素坑的截面SEM图。(d) AMPeLED显示面板及其工作图像。(e) 显示面板静态显示图像。(f) 显示面板视频截图，展示出丰富的灰阶信息。(g) 显示面板的微观像素图像，相邻之间的像素发光均匀。
以上充分证明热蒸发PeLED技术是一条满足钙钛矿显示产品批量化、大面积、像素化生产的可行路径，并兼容现有的OLED产线和设备，有望直接推进钙钛矿发光技术在显示领域的产业化进程。
论文第一作者为李京徽、杜培培、郭庆勋和孙亮，通讯作者为罗家俊副教授和唐江教授。论文第一单位为华中科技大学。本研究工作得到了武汉华星光电技术有限公司在驱动电路设计方面的大力支持，以及上海光学精密机械研究所在瞬态光谱学测试方面的支持。该工作得到了浙江大学金一政教授和狄大卫教授的学术指导，以及国家自然科学基金、国家重点研发计划、博士后创新人才支持计划等项目的资助。