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構改性，提出解決高注入下二維材料發光效率滾降問題的新思路，實現了二維材料高效光致與電致發光。

相關成果以《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，發表在國際頂級學術期刊《Nature Electronics》上。

效率滾降一直是限制電致發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激子-激子湮滅并強化非輻射復合過程，導致熒光量子產率及電致發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用。

針對這一難題，該團隊開發了一種獨特的氧等離子體插層技術，通過原子結構的改性設計，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構。即使在高功率激光激發下，該結構的熒光量子產率依然保持穩定。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的顯著降低，有效抑制了激子-激子湮滅效應，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，團隊進一步構建了基于插層體系的電致發光器件，并打破了現有基于MoS?二維材料的電致發光器件外量子效率記錄，為多層二維材料的光電應用提供了新的思路。

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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