近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)肖正國教授研究團隊在提高鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）壽命方面取得了重要進展。他們提出了一種被稱作「弱空間限域」的新方法，製備出了晶體顆粒更大、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，使用壽命超過18萬小時。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》期刊上。

鈣鈦礦是一種性能優(yōu)越的新型材料，具有高發(fā)光效率、成本低廉和製作靈活的優(yōu)點，在太陽能電池、LED和探測器中應(yīng)用前景廣泛。然而，由於傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料中，電子和空穴（負(fù)責(zé)發(fā)光的電荷）難以有效碰撞發(fā)光，因此科研人員之前多採用「強空間限域」的方法——例如製作非常小的納米顆粒或極薄的材料層，來提高發(fā)光效率。但這種方法的缺點是LED很難達(dá)到高亮度，而且使用壽命短，通常只能持續(xù)工作數(shù)小時，現(xiàn)實生活中難以落地應(yīng)用。

為解決這一難題，研究團隊提出一種完全不同的策略——「弱空間限域」。他們在鈣鈦礦材料裏添加了特定的化合物，即次磷酸和氯化銨，通過高溫退火工藝，製備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內(nèi)部更加有序，避免了傳統(tǒng)方法制備出的小晶體所帶來的缺陷問題，極大地提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

研究表明，在效率方面，這種新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過22%，與商業(yè)化顯示產(chǎn)品的發(fā)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(dá)到了116萬尼特。人們?nèi)粘Ｊ褂玫娘@示屏幕最高亮度通常在數(shù)千尼特以內(nèi)，所以按照正常亮度100尼特計算，新型鈣鈦礦LED理論上能使用超過18萬小時，已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。

研究人員介紹，這項突破性技術(shù)不僅成功克服了以往鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上難以兼得的技術(shù)瓶頸，更有望在未來廣泛應(yīng)用於高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域。

（來源：新華社）