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我國研制出超穩(wěn)定鈣鈦礦發(fā)光二極管
2025-06-13 11:55:13   來源:科技日報

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校肖正國教授團隊提出了一種被稱作“弱空間限域”的新方法,制備出了晶體顆粒更大、更耐高溫的全無機鈣鈦礦薄膜,成功將發(fā)光二極管(LED)亮度提高到116萬尼特以上,使用壽命超過18萬小時。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《自然》上。

  鈣鈦礦是一種性能優(yōu)越的新型材料,具有高發(fā)光效率、成本低廉和制作靈活的優(yōu)點,在太陽能電池、LED和探測器中應(yīng)用前景廣泛。然而,由于傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料中,電子和空穴難以有效碰撞發(fā)光,因此科研人員之前多采用“強空間限域”的方法。例如,制作非常小的納米顆粒或極薄的材料層,來提高發(fā)光效率。不過,由于LED很難達到高亮度、使用壽命短、只能持續(xù)工作數(shù)小時,很難應(yīng)用在實際生活中的產(chǎn)品中。

  為了解決這一難題,肖正國團隊提出了一種完全不同的策略,即“弱空間限域”。他們在鈣鈦礦材料里添加了次磷酸和氯化銨兩個特定的化合物,通過高溫退火工藝,制備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內(nèi)部更加有序,避免了傳統(tǒng)方法制備出的小晶體帶來的缺陷問題,極大地提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

  研究表明,在效率方面,這種新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過22%,與商業(yè)化顯示產(chǎn)品的發(fā)光效率持平。與目前市場上的主流商用OLED或LED屏幕相比,新型鈣鈦礦LED的極限亮度達到了116萬尼特。人們?nèi)粘J褂玫娘@示屏幕最高亮度通常在數(shù)千尼特以內(nèi),按照正常亮度100尼特計算,新型鈣鈦礦LED理論上能使用超過18萬小時,已經(jīng)達到商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標準。

  研究人員介紹,這項突破性技術(shù)不僅成功克服了以往鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上難以兼得的技術(shù)瓶頸,還有望在未來廣泛應(yīng)用于高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域,推動LED技術(shù)進入一個嶄新的時代。


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