我國研製出超穩定鈣鈦礦發光二極管

科技日報合肥6月12日電 （記者吳長鋒）記者從中國科學技術大學獲悉，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，製備出了晶體顆粒更大、更耐高温的全無機鈣鈦礦薄膜，成功將發光二極管（LED）亮度提高到116萬尼特以上，使用壽命超過18萬小時。相關研究成果發表在國際期刊《自然》上。

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

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”。他們在鈣鈦礦材料裏添加了次磷酸和氯化銨兩個特定的化合物，通過高温退火工藝，製備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內部更加有序，避免了傳統方法制備出的小晶體帶來的缺陷問題，極大地提升了LED的穩定性和亮度。

研究表明，在效率方面，這種新型鈣鈦礦LED的發光效率超過22%，與商業化顯示產品的發光效率持平。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。人們日常使用的顯示屏幕最高亮度通常在數千尼特以內，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，已經達到商業化LED產品的廣泛標準。

研究人員介紹，這項突破性技術不僅成功克服了以往鈣鈦礦LED在效率和穩定性上難以兼得的技術瓶頸，還有望在未來廣泛應用於高端顯示屏、超高亮度照明等領域，推動LED技術進入一個嶄新的時代。