中國青年報客戶端訊（王敏 中青報·中青網記者 王海涵 王磊）日前，中國科學技術大學物理學院肖正國教授研究組利用空間限制法生長出高質量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶，並首次製備出亮度超過86000坎德拉每平方米、壽命高達12500小時的鈣鈦礦單晶LED，向鈣鈦礦LED應用於人類照明邁出了重要一步。相關成果2月27日發表於《自然-光子學》。
圖示：空間限制法生長單晶示意圖（a），單晶的顯微鏡圖（b），鈣鈦礦單晶LED的器件結構（c），鈣鈦礦單晶LED性能表徵（d-f）。中國科大供圖。
金屬鹵化物鈣鈦礦因其發光波長可調、發光半峰寬窄、可低溫製備等特性成為新一代LED顯示與照明材料。目前，基於多晶薄膜的鈣鈦礦LED的外量子效率已經超過20%，可以媲美商用有機LED。絕大多數高效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數百到數千小時不等，仍落後於有機LED。
肖正國課題組利用空間限制法在襯底上原位生長鈣鈦礦單晶，再通過調控生長條件，引入有機胺和聚合物，有效提升了晶體質量，從而製備出高質量的鈣鈦礦薄單晶，最小厚度僅為1.5 微米，表面粗糙程度小於0.6 納米，內部螢光量子產率達到90%。以薄單晶作為發光層，研究人員製備出鈣鈦礦單晶LED器件，其外量子效率達到11.2%，亮度超過86000坎德拉每平方米，壽命高達12500小時。這也就意味著鈣鈦礦單晶LED初步達到商業化門檻，成為目前穩定性最好的鈣鈦礦LED器件之一。
此研究充分展示使用鈣鈦礦薄單晶作為發光層是解決穩定性問題的可行方案，以及鈣鈦礦單晶LED在人類照明和顯示領域的巨大前景。
來源：中國青年報客戶端