科技日?qǐng)?bào)合肥3月23日電 (記者吳長(zhǎng)鋒)23日,記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校崔林松教授課題組與國(guó)外同行合作,實(shí)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(dá)23.8%,器件預(yù)期壽命可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上,器件性能達(dá)到國(guó)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(biāo)。然而,目前報(bào)道的大多數(shù)近紅外鈣鈦礦LED總是存在高亮度時(shí)效率太低、高效率下亮度太低的矛盾。如何在高亮度的同時(shí)保持高效率和高穩(wěn)定性是鈣鈦礦LED領(lǐng)域亟須解決的難題,也是制約其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸?!?/p>
在此次研究中,研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)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(lái)精準(zhǔn)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(guò)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(guò)氫鍵誘導(dǎo)形成自組裝結(jié)構(gòu),消除了傳輸層界面對(duì)鈣鈦礦材料發(fā)光的淬滅。
得益于MSPE對(duì)鈣鈦礦和傳輸層界面的協(xié)同鈍化效應(yīng),研究人員實(shí)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(dá)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(guò)10%,表現(xiàn)了超高的效率穩(wěn)定性。器件預(yù)期壽命可達(dá)5萬(wàn)小時(shí)以上,在當(dāng)前外量子效率超過(guò)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(shí)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(lái)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦電泵浦激光器中展示出巨大潛力?!?/p>
審稿人評(píng)價(jià)該項(xiàng)工作:“團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了新穎的多功能分子穩(wěn)定劑,制備了有史以來(lái)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>
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