张闯、赵永生研究员开发出大面积钙钛矿周期结构用于多色激光显示

中国科学院化学研究所张闯研究员、赵永生研究员团队受周期性微纳结构对光的调控作用启发，与理化技术研究所吴雨辰研究员合作制备出具有类光栅结构的杂化钙钛矿发光材料，实现了对自发辐射和受激辐射发光各向异性的有效调控，并探索了其在大面积激光显示面板上的应用。

铅卤钙钛矿作为一种新兴的高性能且可溶液加工的半导体，由于其高的折射率和优异的光电性能，已被用于构建高质量的光学谐振腔/激光器和高效率的发光器件。同时，这些优异性质使得钙钛矿成为构建新型激光显示面板的明星材料之一。

透镜打印（lenticular printing）是一种面向未来立体显示需求的前沿技术，可以根据视角的变化而显示不同的图像，利用人眼的视觉错觉产生惊艳的多角度显示效果，已在户外广告等场景展现出巨大的应用潜力。而利用这一技术制造的主动发光显示面板仍需要克服发光活性层与分光结构之间的相位失配等问题，在发光材料的选择设计和阵列结构的合成制备上提出了更高的要求。钙钛矿材料不仅具有高效率、宽波谱范围可调的优异发光性质，并且可以通过模板诱导的方法进行大面积周期结构的溶液加工，成为实现透镜式显示面板的理想选择。

最近，中科院化学所光化学重点实验室张闯、赵永生与理化所吴雨辰等人合作，采用软模板限域结晶方法实现了高质量、大面积、空间分辨率在百纳米级的铅卤钙钛矿周期性结构的可控制备。该周期结构根据外部入射光波长的不同进行多角度各向异性的反射，并且通过结合介质波导层对钙钛矿自身发光的方向性进行了有效调控。更重要的是，该周期结构通过分布式反馈光学谐振有效降低了钙钛矿激光的泵浦阈值，同时提高了激光的偏振性和波长依赖的输出方向性。由此，在具有多色发光的混合卤化物钙钛矿中实现了红绿色发光的各向异性，即可从不同的视角观察到不同的发光颜色（见下图）。本文中，作者提出了一种透镜式激光显示面板的原型，可在高视角和低视角下显示不同颜色的LOGO图案,证明具有微纳结构的钙钛矿材料在新型立体显示技术上的应用前景。

 详见： Wang M, Li H, Dai C, Tang J, Yin B, Wang H, Li J, Wu Y, Zhang C, Zhao YS. Large-area periodic lead halide perovskite nanostructures for lenticular printing laser displays. Sci. China Chem., 2020, DOI:10.1007/s11426-020-9919-6.

扫描二维码免费阅读全文

【扩展阅读】

通讯作者简介

张闯，中科院化学所研究员、博士生导师，从事有机功能材料的可控制备、光电性质和磁场效应等方面的研究工作，在Nat. Phys.、Nat. Mater.、Sci. Adv.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Acc. Chem. Res.等学术期刊上发表论文70余篇，引用超过2000次；申请发明专利4项，授权2项。部分研究成果被中国科学院、中国化学会、科学基金网站、科学导报等作为重要科研进展进行报道。

赵永生，中科院化学所研究员、博士生导师，国家杰出青年基金获得者，国家重点研发计划负责人，长期从事分子光子学材料的设计合成、低维微纳激光的可控制备、激发态过程的研究和调控方面的研究工作，在Nat. Commun.、Sci. Adv.、Chem. Soc. Rev.、Acc. Chem. Res.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等材料和化学顶级期刊发表论文170余篇，文章引用7200余次；申请发明专利22项，授权10余项。部分研究成果被Nature Index选作中国科学家在材料、化学交叉学科方面取得的突出成就代表性工作，部分工作入选J. Am. Chem. Soc.光化学领域年度重要进展，部分工作被英国皇家化学会遴选为年度重要前沿进展，两项工作入选中国光学年度十大研究进展。