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美国普林斯顿大学开发新型钙钛矿LED

2017-01-24 389浏览 标签: 美国LED

2017年1月19日,普林斯顿大学的研究人员通过改进钙钛矿结晶物质,为LED技术的发展开辟了另一条路径。这是一种更高效、更廉价的技术,可替代现有货架上使用的LED材料。

该研究团队采用自组装技术制备纳米钙钛矿颗粒,以生产更有效、稳定和耐用的钙钛矿基LED。该技术有助于推进在商业应用中使用钙钛矿技术,例如照明、激光、电视和计算机屏幕等。 


普林斯顿大学助理教授Barry Rand 表示:“太阳能电池中钙钛矿的性能近年来已经取得突破性进展,钙钛矿的性质也为在LED领域中应用提供了前景。但是,目前无法制备均匀、明亮的纳米颗粒钙钛矿薄膜的缺点限制了钙钛矿的应用。”

Rand说:“我们的新技术允许这些纳米颗粒自组装以制备超细晶粒薄膜,这使得钙钛矿LED看上去更像是现有技术的可行替代品。”

当在LED两端施加电压时,LED会发光。接通时,电流迫使电子从二极管的负极侧移动到正极侧,并以光的形式释放能量。当可严格控制此电流时,LED工作效果最佳。在Rand教授设计的设备中,纳米颗粒薄膜即可如此工作。

Rand研究团队正在探索钙钛矿,作为氮化镓(GaN)和其他用于LED制造材料的潜在低成本替代品。低成本LED将减少能源的使用并降低对环境的影响。

将钙钛矿前驱体溶解在含有金属卤化物和有机卤化铵的溶液中制备杂化有机-无机钙钛矿层。这是相对便宜、简单的工艺,可提供硅基和其它材料LED的廉价替代品。

然而,尽管所得半导体薄膜可以发出鲜艳颜色的光,但是形成薄膜的分子结构的晶体太大,导致了低效和不稳定性。

该研究团队最新的研究成果显示,在生产过程中使用其它类型的有机卤化铵,特别是长链卤化铵,可显着限制薄膜中晶体的形成。所得微晶比之前制备的晶粒小得多(大约5-10纳米),并且所得卤化物钙钛矿薄膜更薄、更光滑。这导致更好的外部量子效率,意味着进入相同数量的电子,LED将发射更多的光子。这种薄膜也比通过其它方法制备的薄膜更加稳定。

明尼苏达大学材料科学与工程教授Russell Holmes说:“普林斯顿大学的研究使钙钛矿基LED更接近商业化。”


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