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中國科大新突破:鈣鈦礦LED壽命超18萬小時,照亮未來顯示技術(shù)

   時間:2025-06-12 00:02 來源:ITBEAR作者:任飛揚

中國科學技術(shù)大學的肖正國教授研究團隊近期在鈣鈦礦發(fā)光二極管(LED)領(lǐng)域取得了關(guān)鍵性突破,為提升這類器件的壽命找到了新的解決之道。

該團隊開發(fā)了一種創(chuàng)新策略,名為“弱空間限域”,通過這種方法,他們成功制備出了大尺寸、耐高溫的全無機鈣鈦礦薄膜。這一創(chuàng)新不僅顯著提高了LED的亮度,使其達到了116萬尼特以上,還將使用壽命延長至超過18萬小時。

相關(guān)研究成果已于近期在《自然》雜志上發(fā)表,標志著這一領(lǐng)域的重要進展。鈣鈦礦作為一種具有優(yōu)異性能的新型材料,因其高發(fā)光效率、低成本和制備靈活性,在太陽能電池、LED和探測器等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。

傳統(tǒng)鈣鈦礦材料中,電子和空穴的有效碰撞發(fā)光是一大難題。為了克服這一障礙,科研人員通常采用“強空間限域”方法,如制作微小的納米顆粒或極薄的材料層。然而,這種方法雖然能在一定程度上提高發(fā)光效率,但往往導致LED亮度難以提升,且使用壽命短暫,限制了其實際應(yīng)用。

肖正國團隊提出的“弱空間限域”策略,則通過向鈣鈦礦材料中添加次磷酸和氯化銨等特定化合物,并結(jié)合高溫退火工藝,制備出了晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加有序,有效避免了小晶體帶來的缺陷問題,從而顯著提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

研究顯示,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)品相當。與市場上主流的OLED或LED屏幕相比,其極限亮度更是高達116萬尼特,遠超日常使用顯示屏幕的亮度范圍。

若以正常亮度100尼特計算,新型鈣鈦礦LED的使用壽命理論上可超過18萬小時,達到了商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標準。這一突破性技術(shù)不僅解決了鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上的技術(shù)瓶頸,還為未來在高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊前景。

該研究成果的取得,離不開團隊成員的共同努力。中國科學技術(shù)大學物理學院的博士研究生彭琛琛、姚海濤、Othman Ali以及特任副研究員陳文靜,與復旦大學微電子學院的楊迎國研究員共同參與了這項研究。肖正國教授作為通訊作者,為研究的成功發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

這一創(chuàng)新不僅推動了LED技術(shù)的進一步發(fā)展,也為鈣鈦礦材料在更多領(lǐng)域的應(yīng)用開辟了新路徑。未來,隨著技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用的不斷拓展,新型鈣鈦礦LED有望為人們帶來更加明亮、持久的顯示和照明體驗。

同時,該研究成果也展示了中國科學技術(shù)大學在鈣鈦礦材料研究領(lǐng)域的深厚底蘊和創(chuàng)新能力,為國內(nèi)外科研人員提供了寶貴的經(jīng)驗和啟示。

 
 
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