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觀焦點:“三高”近紅外鈣鈦礦LED問世


【資料圖】

23日,記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校崔林松教授課題組與國外同行合作,實現(xiàn)了兼具高亮度、高效率和高穩(wěn)定性的近紅外鈣鈦礦發(fā)光二極管,器件的最大外量子效率高達23.8%,器件預(yù)期壽命可達5萬小時以上,器件性能達到國際領(lǐng)先水平,解決了該領(lǐng)域重要難題。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于《自然》雜志。

崔林松教授(中)課題組成員合影。

崔林松介紹,“發(fā)光亮度、外量子效率和穩(wěn)定性是決定鈣鈦礦LED走向商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵指標。然而,目前報道的大多數(shù)近紅外鈣鈦礦LED總是存在高亮度時效率太低、高效率下亮度太低的矛盾。如何在高亮度的同時保持高效率和高穩(wěn)定性是鈣鈦礦LED領(lǐng)域亟需解決的難題,也是制約其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。”

在此次研究中,研究團隊設(shè)計開發(fā)了一種多功能分子穩(wěn)定劑2-(4-甲砜基苯基)乙胺(MSPE),用來精準調(diào)控鈣鈦礦材料的光電性能、晶體結(jié)構(gòu)和形態(tài)學(xué)性質(zhì),大幅提升鈣鈦礦LED在高亮度下的效率和穩(wěn)定性。一方面,MSPE通過氫鍵和配位鍵與鈣鈦礦中的組分相互作用,大幅提升鈣鈦礦薄膜的發(fā)光效率和發(fā)光均一性;另一方面,MSPE分子間通過氫鍵誘導(dǎo)形成自組裝結(jié)構(gòu),消除了傳輸層界面對鈣鈦礦材料發(fā)光的淬滅。

得益于MSPE對鈣鈦礦和傳輸層界面的協(xié)同鈍化效應(yīng),研究人員實現(xiàn)了高亮度、高效率和高穩(wěn)定性的近紅外鈣鈦礦LED。器件峰值外量子效率高達23.8%,并且在1000毫安/平方厘米的電流密度下,器件的外量子效率仍能超過10%,表現(xiàn)了超高的效率穩(wěn)定性。器件預(yù)期壽命可達5萬小時以上,在當(dāng)前外量子效率超過20%的近紅外鈣鈦礦LED中輻射亮度和穩(wěn)定性都處于領(lǐng)先水平。

崔林松表示:“在高亮度下,實現(xiàn)高效穩(wěn)定的鈣鈦礦LED是邁向商業(yè)化的關(guān)鍵一步,有望在未來進一步實現(xiàn)鈣鈦礦電泵浦激光器中展示出巨大潛力?!?/p>

審稿人評價該項工作:“團隊設(shè)計開發(fā)了新穎的多功能分子穩(wěn)定劑,制備了有史以來綜合性能最優(yōu)近紅外鈣鈦礦LED,這些結(jié)果令人印象深刻,引起該領(lǐng)域研究人員的極大興趣?!?/p>

(中國科大供圖)

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