近日，中國科學技術大學教授肖正國帶領的研究團隊，在提高鈣鈦礦發光二極管（LED）壽命方面取得重要進展。該團隊提出了被稱作“弱空間限域”的新方法，制備出晶體顆粒更大、更耐高溫的全無機鈣鈦礦薄膜，成功將LED亮度提高到116萬尼特以上，理論使用壽命超過18萬小時。
鈣鈦礦是性能優越的新型材料，具有高發光效率、成本低廉和制作靈活的優點，在太陽能電池、LED和探測器中應用前景廣泛。然而，由于傳統的鈣鈦礦材料中，電子和空穴（負責發光的電荷）難以有效碰撞發光，因此科研人員之前多采用“強空間限域”的方法，如制作非常小的納米顆粒或極薄的材料層來提高發光效率。但是，這種方法的缺點是LED很難達到高亮度，使用壽命短，通常只能持續工作數小時，很難用于實際生活中的產品。
為了解決上述難題，該團隊開發了完全不同的“弱空間限域”技術。團隊在鈣鈦礦材料里添加特定的化合物（次磷酸和氯化銨），通過高溫退火工藝，制備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內部更加有序，避免了傳統方法的小晶體帶來的缺陷問題，提升了LED的穩定性和亮度。
在效率方面，新型鈣鈦礦LED的發光效率超過22%，已和商業化顯示產品的發光效率持平。與目前市場上的主流商用OLED或LED屏幕相比，新型鈣鈦礦LED的極限亮度達到116萬尼特（顯示屏幕的最高亮度通常在數千尼特以內），按照正常亮度100尼特計算，理論上能夠使用超過18萬小時，已達到商業化LED產品的廣泛標準。這項突破性技術克服了以往鈣鈦礦LED在效率和穩定性上難以兼得的技術瓶頸，有望在未來廣泛應用于高端顯示屏、超高亮度照明等領域。
6月11日，相關研究成果以Weakly space-confined all-inorganic perovskites for light-emitting diodes為題，發表在《自然》（Nature）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和安徽省相關項目的支持。
論文鏈接
不同空間限域的鈣鈦礦
a、鈣鈦礦LED結構；b、鈣鈦礦LED工作時照片；c、三種不同空間限域鈣鈦礦LED的亮度和效率關系曲線；d、弱空間限域鈣鈦礦LED壽命外推擬合曲線；e-f、目前已發表的綠光鈣鈦礦LED效率分別和亮度（e）、壽命（f）的統計對比圖
本文鏈接：科學家采用“弱空間限域”策略研制出超穩定鈣鈦礦LEDhttp://www.sq15.cn/show-12-1275-0.html
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