使用寿命超18万小时！中国科大研制出超稳定钙钛矿LED

使用壽命超18萬小時！中國科大研制出超穩定鈣鈦礦LED

編輯： 2025-06-12 16:14:51 瀏覽：450 來源：

近日，中(zhong)國科(ke)學(xue)技術大(da)學(xue)肖正國教授研究團隊在(zai)提(ti)高(gao)鈣鈦礦發光二極管（LED）壽(shou)命方(fang)面取得了(le)重要進展。他們提(ti)出了(le)一種被稱(cheng)作(zuo)“弱空間限(xian)域”的新方(fang)法，制(zhi)備出了(le)晶體顆粒更(geng)大(da)、更(geng)耐高(gao)溫(wen)的全無(wu)機(ji)鈣鈦礦薄膜，成功將LED亮度(du)提(ti)高(gao)到116萬(wan)尼特以上(shang)(shang)，使用壽(shou)命超過18萬(wan)小時。6月11日，相關研究成果發表(biao)在(zai)《自然》期刊上(shang)(shang)。

鈣(gai)鈦(tai)礦是(shi)一(yi)種(zhong)性能(neng)優越的(de)(de)(de)新(xin)型材料(liao)，具有高發光效(xiao)率(lv)、成本低廉和制作靈(ling)活(huo)的(de)(de)(de)優點，在太陽能(neng)電(dian)池、LED和探測器(qi)中(zhong)應(ying)用(yong)前(qian)景廣泛。然而，由(you)于傳統的(de)(de)(de)鈣(gai)鈦(tai)礦材料(liao)中(zhong)，電(dian)子(zi)和空穴（負責發光的(de)(de)(de)電(dian)荷）難(nan)以有效(xiao)碰撞(zhuang)發光，因此(ci)科研人員之(zhi)前(qian)多采用(yong)“強(qiang)空間限域”的(de)(de)(de)方法——例(li)如制作非常小(xiao)的(de)(de)(de)納米顆粒(li)或極(ji)薄的(de)(de)(de)材料(liao)層，來提高發光效(xiao)率(lv)。但(dan)這種(zhong)方法的(de)(de)(de)缺點是(shi)LED很難(nan)達到高亮度，而且使(shi)用(yong)壽命短，通常只能(neng)持續工作數小(xiao)時，很難(nan)應(ying)用(yong)在實際生活(huo)中(zhong)的(de)(de)(de)產品(pin)中(zhong)。

不同空間(jian)限域(yu)的鈣(gai)鈦礦示意圖

為(wei)了(le)(le)解決這一(yi)難題，肖(xiao)正國(guo)團隊提出(chu)了(le)(le)一(yi)種(zhong)完(wan)全不同的(de)(de)(de)策略——“弱空(kong)間限域”。他(ta)們(men)在(zai)鈣(gai)鈦礦材料(liao)里(li)添加了(le)(le)特定(ding)的(de)(de)(de)化(hua)合(he)物，即次(ci)磷酸和氯化(hua)銨，通過高溫退火(huo)工藝，制(zhi)備出(chu)晶體(ti)顆粒更大(da)、缺陷更少的(de)(de)(de)新型鈣(gai)鈦礦薄膜。這種(zhong)新材料(liao)內部更加有(you)序(xu)，避免了(le)(le)傳(chuan)統方法制(zhi)備出(chu)的(de)(de)(de)小晶體(ti)所帶來的(de)(de)(de)缺陷問題，極(ji)大(da)地提升(sheng)了(le)(le)LED的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和亮度。

研究表明，在(zai)效率方面，這種新(xin)型鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的(de)發(fa)光(guang)效率超(chao)過22%，與商業化(hua)顯示產品的(de)發(fa)光(guang)效率持平。與目前市場上的(de)主流商用OLED或LED屏幕(mu)相比，新(xin)型鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED的(de)極限亮度達(da)到了116萬尼特。人們日常使用的(de)顯示屏幕(mu)最高亮度通常在(zai)數千尼特以內(nei)，所(suo)以按照正常亮度100尼特計算(suan)，新(xin)型鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)LED理論上能使用超(chao)過18萬小時，已經達(da)到商業化(hua)LED產品的(de)廣泛標準。

研究人(ren)員介(jie)紹(shao)，這項突破(po)性技(ji)術不(bu)僅成功克服(fu)了以往(wang)鈣鈦(tai)礦(kuang)LED在(zai)效率和穩(wen)定性上難以兼得的(de)(de)技(ji)術瓶頸，更有望在(zai)未來廣泛應用(yong)于高端顯示屏、超(chao)高亮(liang)度照明等領域(yu)，推(tui)動(dong)LED技(ji)術進入一個嶄新的(de)(de)時(shi)代。

該研(yan)究(jiu)由(you)中國科學(xue)技術大學(xue)物(wu)理(li)學(xue)院博(bo)士研(yan)究(jiu)生(sheng)彭琛(chen)琛(chen)、姚海濤、Othman Ali、特任副(fu)研(yan)究(jiu)員(yuan)陳(chen)文靜和(he)復旦(dan)大學(xue)微(wei)電子(zi)學(xue)院楊迎國研(yan)究(jiu)員(yuan)共(gong)同(tong)完成，肖正國教授為(wei)通訊作(zuo)者。