林雪平大學(xué)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)生產(chǎn)出高效的鈣鈦礦近紅外(nir)發(fā)光二極管。外部量子效率是21.6%，這是一個(gè)記錄。研究結(jié)果發(fā)表在《自然光子學(xué)》上。這項(xiàng)工作由劉科學(xué)家馮高領(lǐng)導(dǎo)，他與中國(guó)、意大利、新加坡和瑞士的同事密切合作。

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鈣鈦礦是由其晶體結(jié)構(gòu)決定的一組材料，在過(guò)去10年中一直是人們研究的熱點(diǎn)，最初用于太陽(yáng)能電池，但新研究也用于發(fā)光二極管，具有良好的發(fā)光性能，易于制造。

博科園-科學(xué)科普：迄今為止，基于鈣鈦礦發(fā)光二極管的外部量子效率(以光形式發(fā)射的載流子比例)一直受到制造過(guò)程中材料中出現(xiàn)的缺陷限制，這些缺陷對(duì)載流子起著陷阱的作用，從而造成能量損失。處理缺陷的一種方法是添加被稱為“鈍化分子”的材料，這種材料與引起缺陷的原子相結(jié)合。研究人員此前發(fā)現(xiàn)了一種末端帶有氨基的分子，這種分子在性質(zhì)上有一定的改善。

鈣鈦礦發(fā)光二極管外部量子效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的21.6%。圖片：thor balkhed

然而，當(dāng)他們選擇一種同樣含有氧原子的分子時(shí)，這種效果顯著增強(qiáng)。林雪平大學(xué)生物分子和有機(jī)電子學(xué)高級(jí)講師馮高(音譯)說(shuō)：我們現(xiàn)在知道，是鈍化分子和鈣鈦礦材料之間的氫鍵造成了問(wèn)題。他們發(fā)現(xiàn)的分子末端有兩個(gè)氨基，氧原子在它們之間的適當(dāng)距離。氧原子降低了氨基的氫鍵能力，從而增加了它們與缺陷相互作用的可能性。鈣鈦礦中電荷載流子陷阱的數(shù)量顯著減少，使電荷載流子能夠有效地重新組合和發(fā)光。

徐衛(wèi)東，林雪平大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究員。圖片：thor balkhed

這種特殊鈣鈦礦材料在近紅外區(qū)域提供高效的發(fā)光二極管。近紅外發(fā)光二極管在醫(yī)療和電信應(yīng)用中特別有用。相信新發(fā)現(xiàn)也可以應(yīng)用于其他顏色的鈣鈦礦發(fā)光二極管。外部量子效率達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的21.6%。生物分子和有機(jī)電子學(xué)部門(mén)博士后徐維東說(shuō)：我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出鈣鈦礦材料中最好的發(fā)光二極管，還可以與基于有機(jī)材料的發(fā)光二極管競(jìng)爭(zhēng)。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自: 林雪平大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《nature photonics》

doi: 10.1038/s41566-019-0390-x

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