中国科大为钙钛矿LED应用开辟新路径

想象一下，未来的显示屏不仅色彩绚丽、亮度惊人，而且能够稳定运行数十年，这一想法的兑现长期受限于钙钛矿发光二极管（LED）在寿命和稳定性方面的技术瓶颈。日前从中国科学技术大学获悉，该校肖正国教授带领的研究团队突破了高效率与长寿命难以兼得的技术难题，成功制备新型钙钛矿LED，不仅将LED亮度提高到116万尼特以上，且使用寿命超过18万小时。相关成果于6月11日发表在《Nature》期刊上。

据了解，钙钛矿的发光原理是电子与空穴二者在材料中邂逅并复合发光。为了让他们成功邂逅，提高发光效率，研究者普遍采用“强空间限域”方法，即将二者“关在”狭小空间中，使其碰撞，增加偶遇概率，如此提升了发光效率，但降低了LED的亮度和寿命。

肖正国教授团队则采取了“弱空间限域”的新方法。他们在钙钛矿材料里添加了特定的化合物，即次磷酸和氯化铵，通过高温退火工艺，制备出晶体颗粒更大、缺陷更少的新型钙钛矿薄膜，这种新材料内部更加有序，不仅抑制了非辐射负荷，也大幅减弱了离子迁移。

这就像为电子和空穴铺设了一座宽敞、平整且干扰极少的舞池，让他们能够自由而稳定地共舞发光。

这种新型钙钛矿LED“优秀”在何处呢？

首先在亮度方面，它的极限亮度超过了116万尼特。要知道，我们日常用的智能手机或电视屏幕，其最高亮度通常只有几百到几千尼特，这意味着这种新型钙钛矿LED在超高亮度照明及特种显示领域具有巨大潜力。

其次，在寿命方面，它也展示出超凡稳定性。根据推算，在100尼特的使用工作亮度下，其理论寿命能够超过18万小时。相当于在每天点亮8小时的“工作强度”下，它能够使用超过60年。这一表现已经达到商用LED的标准，并打破钙钛矿LED寿命短的固有印象。

此外，这种新型钙钛矿LED的发光效率超过22%，与商业化显示产品的发光效率持平。

研究人员介绍，这项突破性技术不仅成功克服了以往钙钛矿LED在效率和稳定性上难以兼得的技术瓶颈，更有望在未来广泛应用于高端显示屏、超高亮度照明等领域，推动LED技术进入一个崭新的时代。