纖維發(fā)光二極管（Fi-LED）因與紡織品的制造兼容及具有均勻的空間亮度，是柔性LED顯示領(lǐng)域中常用的關(guān)鍵組件。金屬鹵化物鈣鈦礦（MPH）因具備卓越的光電性能，已成為新一代LED中極具潛力的發(fā)光材料。盡管潛力巨大，利用MPH制造纖維發(fā)光二極管仍存在不少挑戰(zhàn)，包括由引力和表面張力造成的不均勻涂層、低質(zhì)量的結(jié)晶，以及復(fù)雜的電極沉積過(guò)程，這些均會(huì)導(dǎo)致不均勻及低效率的發(fā)光。

柔性全彩纖維LED的電致發(fā)光展示。

為了解決這些難題，港科大電子及計(jì)算機(jī)工程學(xué)系和化學(xué)及生物工程學(xué)系講座教授范智勇的研究團(tuán)隊(duì)采用了一個(gè)新穎的方法，在薄鋁纖維上使用多孔鋁膜模板。多孔鋁膜具有約5納米的超小孔徑，MPH前驅(qū)體溶液通過(guò)卷對(duì)卷溶液涂布技術(shù)注入多孔鋁膜，隨后進(jìn)行退火程序，以達(dá)致空間均勻的溶劑蒸發(fā)和MPH的結(jié)晶。這個(gè)方法令鈣鈦礦量子線陣列能均勻生長(zhǎng)，并大大減低了多孔鋁膜表層上多余的薄膜結(jié)構(gòu)的形成。

研究團(tuán)隊(duì)成功制成了發(fā)射峰值分別為625納米（紅色）、512納米（綠色）和490納米（天藍(lán)色）的纖維發(fā)光二極管。這些二極管展現(xiàn)出良好的彎曲性和延展性，使其適用于紡織照明的應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)并制作了多款二維和三維的結(jié)構(gòu)，包括二維全彩字符串「I ♥ HKUST」，它們均具有出色的熒光均勻性。此外，他們又利用能產(chǎn)生漸變顏色的鹵化物鈣鈦礦量子線制作了維多利亞港的「夜景」，突顯了纖維發(fā)光二極管的多功能性和美學(xué)潛力。

柔性全彩纖維LED的光致發(fā)光展示：I ♥ HKUST圖案（左）和展現(xiàn)漸變顏色的維多利亞港「夜景」（右）

是項(xiàng)研究為纖維發(fā)光二極管的技術(shù)帶來(lái)了重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)未來(lái)將著力提升纖維發(fā)光二極管的效率和穩(wěn)定性，探索新的鈣鈦礦成分以增加發(fā)光顏色的數(shù)量，并將這些設(shè)備整合到商業(yè)紡織產(chǎn)品中。

范教授說(shuō)：「量子限域效應(yīng)與三維多孔鋁膜結(jié)構(gòu)的鈍化相結(jié)合，使我們能夠?qū)崿F(xiàn)出色的光致發(fā)光和電致發(fā)光效率。我們的創(chuàng)新方法為制造非常規(guī)的三維結(jié)構(gòu)光源開(kāi)辟了新的可能性，并為先進(jìn)可穿戴顯示技術(shù)的發(fā)展提供了有利條件。」

使用多孔鋁膜模板制作鈣鈦礦量子線的過(guò)程。

這項(xiàng)研究近月發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)跨學(xué)科期刊《科學(xué)進(jìn)展》上，題目為「基于鈣鈦礦量子線的全彩纖維發(fā)光二極管」。文章的第一作者為電子及計(jì)算機(jī)工程學(xué)系博士生任鐾韜，通訊作者為范智勇教授。其他共同作者包括范教授團(tuán)隊(duì)的博士生和博士后研究員，以及中山大學(xué)和南京理工大學(xué)的協(xié)作研究人員。（來(lái)源：香港科技大學(xué)）