新型超稳定钙钛矿LED技术:亮度超116万尼特,寿命达18万小时
中国科学技术大学肖正国教授团队在《自然》期刊发表了一项重要研究成果,通过创新的“弱空间限域”方法,成功制备出高亮度、长寿命的全无机钙钛矿LED,其性能指标达到商业化应用标准,为下一代显示和照明技术开辟了新路径。
钙钛矿材料的潜力与挑战
钙钛矿是一种具有高发光效率、低成本且可柔性制备的新型材料,在太阳能电池、LED和探测器等领域应用前景广阔。然而,传统钙钛矿材料存在固有缺陷:电子与空穴难以有效碰撞发光,导致器件效率受限。为此,科研人员通常采用“强空间限域”策略,例如制备纳米级微小颗粒或超薄材料层以提升发光效率。但这类方法制备的LED往往亮度不足、稳定性差,实际使用寿命仅数小时,难以满足商业化需求。
“弱空间限域”策略的突破
肖正国团队另辟蹊径,提出“弱空间限域”的全新思路。他们在钙钛矿材料中引入次磷酸和氯化铵两种化合物,通过高温退火工艺,制备出晶体颗粒更大、缺陷更少的高质量钙钛矿薄膜。与传统方法相比,新材料内部结构更有序,显著减少了晶体缺陷,从而同时提升了LED的亮度和稳定性。
性能指标达到商业化标准
实验结果显示,新型钙钛矿LED的发光效率超过22%,与现有商业化显示产品相当。其极限亮度高达116万尼特(日常显示屏幕亮度通常为数千尼特,标准使用亮度约100尼特),远超主流OLED或LED屏幕。在稳定性方面,若以100尼特常规亮度运行,理论寿命超过18万小时,完全满足商业化产品的长期使用需求。
应用前景广阔
这项研究突破了钙钛矿LED在效率与稳定性之间难以兼顾的技术瓶颈,为高端显示屏、超高亮度照明等领域提供了革命性解决方案。未来,该技术有望推动LED技术进入全新发展阶段,加速钙钛矿材料在光电领域的实际应用。
肖正国团队的研究成果不仅为钙钛矿材料的性能优化提供了新范式,也为下一代光电设备的研发奠定了坚实基础。