科學家將鈣鈦礦層整合進LED內。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管（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，未來有望應用于顯示、照明、通信及下一代太陽能電池領域。

 

　　與廣泛用于高端消費電子產品的OLED相比，鈣鈦礦基LED制造成本更低，并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不如傳統OLED。劍橋大學卡文迪什實驗室理查德·弗里德教授的團隊此前開發的混合鈣鈦礦基LED，其內部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，該團隊通過新研究證明，讓鈣鈦礦與聚合物一起形成復合層，可實現更高的發光效率，接近薄膜OLED的理論效率極限。研究結果發表于最新一期的《自然·光子學》雜志。

 

　　該論文協作者之一的劍橋大學卡文迪什實驗室的狄大衛博士表示：“這種鈣鈦礦 - 聚合物結構有效地消除了非發光性損失，這是第一次在基于鈣鈦礦的設備中實現這種性能。通過這種混合結構，我們基本上可以防止電子和正電荷通過鈣鈦礦結構中的缺陷重新結合。”

 

　　用于該LED器件的鈣鈦礦 - 聚合物共混物，被稱為體異質結構，是由二維和三維鈣鈦礦成分和絕緣聚合物制成。當超快激光照射在該類聚合物結構上時，多對攜帶能量的電荷對以萬億分之一秒的速度從2-D區域移動到3-D區域：比LED中使用的早期層狀鈣鈦礦結構快得多。隨后，3-D區域中的分離電荷重新組合并發射出非常強烈的光。

 

　　雖然鈣鈦礦基LED在效率方面已開始與OLED競爭，但目前其穩定性較差，暫時還無法用于消費電子產品中。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，盡管已改善很多，但距離商業應用所需的壽命要求還很遠，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。”