記者3日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校物理學(xué)院肖正國教授研究組在制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦單晶LED領(lǐng)域取得重要進展。
該研究團隊利用空間限制法生長出高質(zhì)量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶，并首次制備出亮度超過86000坎德拉每平方米、壽命高達12500小時的鈣鈦礦單晶LED，向鈣鈦礦LED應(yīng)用于人類照明邁出了重要一步。
相關(guān)成果2月27日發(fā)表于《自然-光子學(xué)》(Nature Photonics)。
金屬鹵化物鈣鈦礦因其發(fā)光波長可調(diào)、發(fā)光半峰寬窄、可低溫制備等特性，成為新一代LED顯示與照明材料。近年來，報道的絕大多數(shù)高效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數(shù)百到數(shù)千小時不等，仍落后于有機LED。
離子移動、載流子注入不平衡、運行過程產(chǎn)生的焦耳熱等因素均會影響器件穩(wěn)定性。此外，多晶鈣鈦礦器件中嚴重的俄歇復(fù)合也限制了器件的亮度。
針對這些難題，肖正國課題組利用空間限制法在襯底上原位生長鈣鈦礦單晶，再通過調(diào)控生長條件，引入有機胺和聚合物，有效提升了晶體質(zhì)量，從而制備出高質(zhì)量的鈣鈦礦薄單晶，最小厚度僅為1.5微米，表面粗糙程度小于0.6納米，內(nèi)部熒光量子產(chǎn)率達到90%。以薄單晶作為發(fā)光層，研究人員制備出鈣鈦礦單晶LED器件，其外量子效率達到11.2%，亮度超過86000坎德拉每平方米，壽命高達12500小時。這也就意味著鈣鈦礦單晶LED初步達到商業(yè)化門檻，成為目前穩(wěn)定性最好的鈣鈦礦LED器件之一。
審稿人評價該項工作：“該團隊提出了鈣鈦礦單晶LED這一創(chuàng)新性的概念，并克服了技術(shù)障礙，成功地建立了成熟的超薄鈣鈦礦單晶LED制備工藝，展現(xiàn)了鈣鈦礦單晶LED可行性以及優(yōu)越的穩(wěn)定性。”(完)
