大家了解過鈣鈦礦LED嗎?

3月3日，中國科學技術大學物理學院肖正國教授研究組在制備高 效穩定的鈣鈦礦單晶LED領域取得重要進展。研究團隊利用空間限制法生長出高質量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶，并制備出亮度超過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應用于人類照明邁出了重要一步。相關成果2月27日發表于《自然-光子學》。

金屬鹵化物鈣鈦礦因其發光波長可調、發光半峰寬窄、可低溫制備等特性成為新一代LED顯示與照明材料。目前，基于多晶薄膜的鈣鈦礦LED的外量子效率已超過百分之20，可以媲美商用有機LED。近年來，報道的絕大多數高 效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數百到數千小時不等，仍落后于有機LED。

離子移動、載流子注入不平衡、運行過程產生的焦耳熱等因素均會影響器件穩定性。此外，多晶鈣鈦礦器件中嚴重的俄歇復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，再通過調控生長條件，引入有機胺和聚合物，有效提升了晶體質量，從而制備出高質量的鈣鈦礦薄單晶，較小厚度僅為1.5微米，表面粗糙程度小于0.6納米，內部熒光量子產率達到百分之90。以薄單晶作為發光層，研究人員制備出鈣鈦礦單晶LED器件，其外量子效率達到百分之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初步達到商業化門檻，成為目前穩定性較好的鈣鈦礦LED器件之一。

此次研究工作充分展示了使用鈣鈦礦薄單晶作為發光層是解決穩定性問題的可行方案，以及鈣鈦礦單晶LED在人類照明和顯示領域的巨大前景。

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