大神的对手就是他自己!用‘魔法棒’发Nature子刊,超级简单且有效的技术!

人物介绍

Tae-Woo Lee有着丰富的产业经验2002年3月博士毕业后加入美国贝尔实验室,任博士后研究员;从2003年9月到2008年8月,他在三星电子的三星先进技术学院担任研究人员。产业背景使得他专注于科研的产业化,他至少有375项专利 (187项韩国专利和188项国际专利)。
目前,Tae-Woo Lee是韩国首尔国立大学材料科学与工程系的教授,是显示领域的超级巨擘在Science, Nature Photonics, Science Advances, Nature Communications, PNAS, Energy and Environmental Science, Angewandte Chemie, Advanced Materials, and ACS Nano等杂志上发表244篇论文,他的研究方向集中在有机、有机-无机混合材料和碳材料及其在柔性电子、印刷电子、显示器、固态照明、太阳能转换器件和生物仿生神经形态器件上的应用。
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Science文章引爆领域:2015年为该领域发展初期,Tae-Woo Lee教授打破了当时的钙钛矿LED电致发光效率极限,为8.53%!采取的方法也极其简单:加大MABr组分的摩尔比例,限制金属Pb的生产,从而避免大量的激子淬灭,同时延长激子寿命。大牛推波助澜后,全球掀起钙钛矿LED研究潮流。
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Nature Nanotechnology 文章

钙钛矿LED技术可以在显示、照明等领域具有重要应用前景。要实现商业化,效率、成本、稳定性缺一不可,目前效率已经和OLED媲美,稳定性问题通过组分工程、结构工程等方法正在逐步解决。大面积制备是降低成本的主要方法,目前缺少高效制备钙钛矿LED的大面积方法。
2022年5月16日,Tae-Woo Lee教授用简单的‘魔法棒’制备出高效、高均匀性的大面积钙钛矿LED,发表Nature Nanotechnology文章:Exploiting the full advantages of colloidal perovskite nanocrystals for large-area efficient light-emitting diodes。利用神奇‘魔法棒’涂胶体纳米颗粒,4 mm2尺寸器件外量子效率为23.26%,102 mm2的大像素尺寸器件外量子效率为22.5%,并且具有很好的重复性和均匀性。
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如下图所示,作者采用的‘魔法棒’上具有螺纹状,在制备时基底需要有50o左右的倾斜,优化后可以实现溶剂的快速蒸,发并实现高质量且均匀的钙钛矿薄膜。看似简单的制备方法,其实是大胆地另辟蹊径,作者摒弃了流行的前驱体,而是使用提前制备好的‘钙钛矿胶体’来制备钙钛矿,这样避免了结晶过程中的溶剂快速蒸发导致的不均匀。因为配体的均匀包覆,离子迁移被有效抑制,同时缺陷也大幅度降低,大幅度延长载流子寿命。
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如下图所示,‘魔法棒’制备的FA0.875GA0.125PbBr3钙钛矿LED电致发光效率为23.26%,与传统旋涂法制备的相当(23.12%)。值得注意的是。‘魔法棒’制备方法具有高重复性,且在530 nm处的电致发光光谱半峰宽只有20 nm。102 mm2的大面积器件效率高达22.5%,在900 mm2的像素区域中仍可维持21.46%的外量子效率值。这种方法为开发大型钙钛矿显示器和固态照明提供了一种新思路。
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两篇 Nature Photonics

大神的对手一般是他自己。早在2021年1月,Tae-Woo Lee教授就用传统的旋涂法制备了23.4%效率的钙钛矿LED,是当时的记录值,也是上面Nature Nanotechnology文章的对照组。这一手牌打的好,先在效率上单点突破,然后大规模制备,连续发大子刊!
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Nature Photonics邀稿评述:2021年8月,Tae-Woo Lee教授总结了目前钙钛矿发光LED的效率及稳定性发展,主要强调钙钛矿稳定性远远不及OLED。而且,现在稳定性的测试五花八门,阻碍整个行业的健康发展,建立业内统一的老化测试系统非常必要,可以参考OLED测试系统。
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小  结

Tae-Woo Lee教授其丰富的产业背景,使得他具有敏锐的产业化思维;他在科研界也有深厚的积累,对新材料能够合理把握其发展规律,找到核心关键技术难题后,逐一攻破,细嚼慢咽,顶刊不断!

参考资料

1. https://www.cmu.edu/nanotechnology-forum/Forum_16/CV/KOREA/Tae-Woo%20Lee_Bio.pdf
2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aad1818
3. https://www.nature.com/articles/s41565-022-01113-4
4. https://www.nature.com/articles/s41566-020-00732-4
5. https://www.nature.com/articles/s41566-021-00863-2

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