中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院教授肖正國研究組利用空間限制法生長(cháng)出高質(zhì)量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶，并首次制備出亮度超過(guò)86000坎德拉/平方米、壽命高達12500小時(shí)的鈣鈦礦單晶發(fā)光二極管（LED），向鈣鈦礦LED應用于人類(lèi)照明邁出了重要一步。相關(guān)成果近日發(fā)表于《自然-光子學(xué)》。
目前，基于多晶薄膜的鈣鈦礦LED的外量子效率已經(jīng)超過(guò)20%，可以媲美商用有機LED。近年來(lái)，報道的絕大多數高效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數百到數千小時(shí)不等，仍落后于有機LED。
離子移動(dòng)、載流子注入不平衡、運行過(guò)程產(chǎn)生的焦耳熱等因素均會(huì )影響器件穩定性。此外，多晶鈣鈦礦器件中嚴重的俄歇復合也限制了器件的亮度。
針對這些難題，肖正國課題組利用空間限制法在襯底上原位生長(cháng)鈣鈦礦單晶，再通過(guò)調控生長(cháng)條件，引入有機胺和聚合物，有效提升了晶體質(zhì)量，從而制備出高質(zhì)量的鈣鈦礦薄單晶，最小厚度僅為1.5微米，表面粗糙程度小于0.6納米，內部熒光量子產(chǎn)率達到90%。以薄單晶作為發(fā)光層，研究人員制備出鈣鈦礦單晶LED器件，其外量子效率達到11.2%，亮度超過(guò)86000坎德拉/平方米，壽命高達12500小時(shí)。
這意味著(zhù)鈣鈦礦單晶LED初步達到商業(yè)化門(mén)檻，成為目前穩定性最好的鈣鈦礦LED器件之一。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-023-01167-3
