近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)肖正國教授研究團(tuán)隊(duì)在提高鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）壽命方面取得了重要進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于《自然》期刊。

研究團(tuán)隊(duì)針對傳統(tǒng)鈣鈦礦材料中電子和空穴難以有效碰撞發(fā)光的問題，提出了一種“弱空間限域”策略。他們添加了次磷酸和氯化銨等特定化合物，通過高溫退火工藝，成功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所帶來的缺陷問題，極大地提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

研究表明，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。其極限亮度達(dá)到了116萬尼特，遠(yuǎn)超日常使用的顯示屏幕最高亮度數(shù)千尼特的標(biāo)準(zhǔn)。按照正常亮度100尼特計(jì)算，理論上能使用超過18萬小時(shí)，已達(dá)商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)技術(shù)突破了以往鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上難以兼得的技術(shù)瓶頸，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。

鈣鈦礦材料具有高發(fā)光效率、成本低廉和制作靈活的優(yōu)點(diǎn)，在太陽能電池、LED和探測器中應(yīng)用前景廣泛。傳統(tǒng)鈣鈦礦材料中，電子和空穴難以有效碰撞發(fā)光，科研人員之前多采用“強(qiáng)空間限域”的方法，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。但這種方法的缺點(diǎn)是LED很難達(dá)到高亮度，而且使用壽命短，通常只能持續(xù)工作數(shù)小時(shí)，難以落地應(yīng)用。“弱空間限域”策略的提出，成功解決了這一難題。