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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊，在提高鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）壽命方面取得重要進(jìn)展。該團(tuán)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(yōu)越的新型材料，具有高發(fā)光效率、成本低廉和制作靈活的優(yōu)點，在太陽能電池、LED和探測器中應(yīng)用前景廣泛。然而，由于傳統(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采用“強空間限域”的方法，如制作非常小的納米顆?；驑O薄的材料層來提高發(fā)光效率。但是，這種方法的缺點是LED很難達(dá)到高亮度，使用壽命短，通常只能持續(xù)工作數(shù)小時，很難用于實際生活中的產(chǎn)品。為了解決上述難題，該團(tuán)隊開發(fā)了完全不同的“弱空間限域”技術(shù)。團(tuán)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(nèi)部更加有序，避免了傳統(tǒng)方法的小晶體帶來的缺陷問題，提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。在效率方面，新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過22%，已和商業(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116萬尼特（顯示屏幕的最高亮度通常在數(shù)千尼特以內(nèi)），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(dá)到商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。這項突破性技術(shù)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，有望在未來廣泛應(yīng)用于高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域。6月11日，相關(guān)研究成果以Weakly space-confined all-inorganic perovskites for light-emitting diodes為題，發(fā)表在《自然》（Nature）上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金和安徽省相關(guān)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(jié)構(gòu)；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(guān)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(fā)表的綠光鈣鈦礦LED效率分別和亮度（e）、壽命（f）的統(tǒng)計對比圖