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中國科大制出壽命達12500小時的鈣鈦礦單晶LED

字體變大  字體變小 發(fā)布日期:2023-03-21  來源:中國科學(xué)報 王敏  瀏覽次數(shù):2703
核心提示:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院教授肖正國研究組利用空間限制法生長出高質(zhì)量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶,并首次制備出亮度超過86000坎德拉/平方米、壽命高達12500小時的鈣鈦礦單晶發(fā)光二極管(LED),向鈣鈦礦LED應(yīng)用于人類照明邁出了重要一步。
    中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院教授肖正國研究組利用空間限制法生長出高質(zhì)量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶,并首次制備出亮度超過86000坎德拉/平方米、壽命高達12500小時的鈣鈦礦單晶發(fā)光二極管(LED),向鈣鈦礦LED應(yīng)用于人類照明邁出了重要一步。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-光子學(xué)》。

目前,基于多晶薄膜的鈣鈦礦LED的外量子效率已經(jīng)超過20%,可以媲美商用有機LED。近年來,報道的絕大多數(shù)高效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數(shù)百到數(shù)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(chǎn)生的焦耳熱等因素均會影響器件穩(wěn)定性。此外,多晶鈣鈦礦器件中嚴(yán)重的俄歇復(fù)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(diào)控生長條件,引入有機胺和聚合物,有效提升了晶體質(zhì)量,從而制備出高質(zhì)量的鈣鈦礦薄單晶,最小厚度僅為1.5微米,表面粗糙程度小于0.6納米,內(nèi)部熒光量子產(chǎn)率達到90%。以薄單晶作為發(fā)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11.2%,亮度超過86000坎德拉/平方米,壽命高達12500小時。

這意味著鈣鈦礦單晶LED初步達到商業(yè)化門檻,成為目前穩(wěn)定性最好的鈣鈦礦LED器件之一。

相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1038/s41566-023-01167-3

 
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