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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

首頁(yè) > 科研進(jìn)展

科學(xué)家采用“弱空間限域”策略研制出超穩(wěn)定鈣鈦礦LED

2025-06-12 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)

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語(yǔ)音播報(bào)

鈣鈦礦是性能優(yōu)越的新型材料，具有高發(fā)光效率、成本低廉和制作靈活的優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池、LED和探測(cè)器中應(yīng)用前景廣泛。然而，由于傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料中，電子和空穴（負(fù)責(zé)發(fā)光的電荷）難以有效碰撞發(fā)光，因此科研人員之前多采用“強(qiáng)空間限域”的方法，如制作非常小的納米顆粒或極薄的材料層來(lái)提高發(fā)光效率。但是，這種方法的缺點(diǎn)是LED很難達(dá)到高亮度，使用壽命短，通常只能持續(xù)工作數(shù)小時(shí)，很難用于實(shí)際生活中的產(chǎn)品。

為了解決上述難題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了完全不同的“弱空間限域”技術(shù)。團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦材料里添加特定的化合物（次磷酸和氯化銨），通過(guò)高溫退火工藝，制備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內(nèi)部更加有序，避免了傳統(tǒng)方法的小晶體帶來(lái)的缺陷問(wèn)題，提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

在效率方面，新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過(guò)22%，已和商業(yè)化顯示產(chǎn)品的發(fā)光效率持平。與目前市場(chǎng)上的主流商用OLED或LED屏幕相比，新型鈣鈦礦LED的極限亮度達(dá)到116萬(wàn)尼特（顯示屏幕的最高亮度通常在數(shù)千尼特以內(nèi)），按照正常亮度100尼特計(jì)算，理論上能夠使用超過(guò)18萬(wàn)小時(shí)，已達(dá)到商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)突破性技術(shù)克服了以往鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上難以兼得的技術(shù)瓶頸，有望在未來(lái)廣泛應(yīng)用于高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域。

6月11日，相關(guān)研究成果以Weakly space-confined all-inorganic perovskites for light-emitting diodes為題，發(fā)表在《自然》（Nature）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和安徽省相關(guān)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接

不同空間限域的鈣鈦礦

a、鈣鈦礦LED結(jié)構(gòu)；b、鈣鈦礦LED工作時(shí)照片；c、三種不同空間限域鈣鈦礦LED的亮度和效率關(guān)系曲線；d、弱空間限域鈣鈦礦LED壽命外推擬合曲線；e-f、目前已發(fā)表的綠光鈣鈦礦LED效率分別和亮度（e）、壽命（f）的統(tǒng)計(jì)對(duì)比圖

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授肖正國(guó)帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在提高鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）壽命方面取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)提出了被稱作“弱空間限域”的新方法，制備出晶體顆粒更大、更耐高溫的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜，成功將LED亮度提高到116萬(wàn)尼特以上，理論使用壽命超過(guò)18萬(wàn)小時(shí)。鈣鈦礦是性能優(yōu)越的新型材料，具有高發(fā)光效率、成本低廉和制作靈活的優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池、LED和探測(cè)器中應(yīng)用前景廣泛。然而，由于傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料中，電子和空穴（負(fù)責(zé)發(fā)光的電荷）難以有效碰撞發(fā)光，因此科研人員之前多采用“強(qiáng)空間限域”的方法，如制作非常小的納米顆?；驑O薄的材料層來(lái)提高發(fā)光效率。但是，這種方法的缺點(diǎn)是LED很難達(dá)到高亮度，使用壽命短，通常只能持續(xù)工作數(shù)小時(shí)，很難用于實(shí)際生活中的產(chǎn)品。為了解決上述難題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了完全不同的“弱空間限域”技術(shù)。團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦材料里添加特定的化合物（次磷酸和氯化銨），通過(guò)高溫退火工藝，制備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內(nèi)部更加有序，避免了傳統(tǒng)方法的小晶體帶來(lái)的缺陷問(wèn)題，提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。在效率方面，新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過(guò)22%，已和商業(yè)化顯示產(chǎn)品的發(fā)光效率持平。與目前市場(chǎng)上的主流商用OLED或LED屏幕相比，新型鈣鈦礦LED的極限亮度達(dá)到116萬(wàn)尼特（顯示屏幕的最高亮度通常在數(shù)千尼特以內(nèi)），按照正常亮度100尼特計(jì)算，理論上能夠使用超過(guò)18萬(wàn)小時(shí)，已達(dá)到商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)突破性技術(shù)克服了以往鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上難以兼得的技術(shù)瓶頸，有望在未來(lái)廣泛應(yīng)用于高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域。6月11日，相關(guān)研究成果以Weakly space-confined all-inorganic perovskites for light-emitting diodes為題，發(fā)表在《自然》（Nature）上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和安徽省相關(guān)項(xiàng)目的支持。論文鏈接不同空間限域的鈣鈦礦a、鈣鈦礦LED結(jié)構(gòu)；b、鈣鈦礦LED工作時(shí)照片；c、三種不同空間限域鈣鈦礦LED的亮度和效率關(guān)系曲線；d、弱空間限域鈣鈦礦LED壽命外推擬合曲線；e-f、目前已發(fā)表的綠光鈣鈦礦LED效率分別和亮度（e）、壽命（f）的統(tǒng)計(jì)對(duì)比圖

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