鈣鈦礦LED內部發光效率創紀錄，接近100%

科技日報記者 劉霞

研究結果發表於最新一期《自然·光子學》雜誌。圖片來源：英國劍橋大學官網

據英國劍橋大學官網近日報道，該校科學家將鈣鈦礦層整合進發光二極體（LED）內，得到的產品內部發光效率接近創紀錄的100％，可與最好的有機LED（OLED）相媲美，未來有望應用於顯示、照明、通信及下一代太陽能電池領域。

與廣泛用於高端消費電子產品的OLED相比，鈣鈦礦基LED製造成本更低，並且可發出具有高色純度的光。雖然科學家以前就已開發出鈣鈦礦基LED，但得到的產品將電轉化為光的效率並不如傳統OLED。比如，由劍橋大學卡文迪什實驗室的理查德·弗里德教授小組開發的混合鈣鈦礦內晶體結構中的微小缺陷引起的鈣鈦礦層損失，就限制了它們的發光效率。

現在，來自同一團隊的研究人員證明，讓鈣鈦礦與聚合物一起形成複合層，可實現更高的發光效率，接近薄膜OLED的理論效率極限。

LED器件內的鈣鈦礦-聚合物混合物由二維、三維鈣鈦礦與絕緣聚合物製成。當超快激光照射在結構上時，攜帶能量的電荷在一萬億分之一秒內從二維區域移動到三維區域。然後，三維區域內「各自為政」的電荷有效地重新組合併發光。

論文通訊作者之一狄大衛（音譯）博士解釋說：「從二維區域到三維區域的能量遷移發生得非常快，且三維區域內的電荷與聚合物的缺陷相互隔離，這些機制可以防止缺陷『搗亂』，從而防止能量損失。這是科學家首次在鈣鈦礦基產品上實現這一點。」

儘管鈣鈦礦基LED在效率方面開始與OLED競爭，但目前其穩定性較差，暫時還無法用於消費電子產品中。當鈣鈦礦基LED首次問世時，壽命僅幾秒鐘。新研究中的鈣鈦礦基LED的半衰期約為50小時，儘管已改善很多，但距離商業應用所需的壽命還很遠，要實現這一點，需要廣泛的工業發展計劃。狄大衛說：「理解LED的退化機制是未來改進的關鍵。」

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