本網(wǎng)訊（記者 陳婉婉）記者3月3日從中國科學技術大學獲悉，該校物理學院肖正國教授研究組在制備高效穩(wěn)定的鈣鈦礦單晶LED領域取得重要進展。研究團隊利用空間限制法生長出高質量、大面積、超薄的鈣鈦礦單晶，并首次制備出亮度超過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應用于人類照明邁出了重要一步。相關成果2月27日發(fā)表于《自然-光子學》。

金屬鹵化物鈣鈦礦因其發(fā)光波長可調、發(fā)光半峰寬窄、可低溫制備等特性成為新一代LED顯示與照明材料。目前，基于多晶薄膜的鈣鈦礦LED的外量子效率已超過20%，可以媲美商用有機LED。近年來，報道的絕大多數(shù)高效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數(shù)百到數(shù)千小時不等，仍落后于有機LED。

離子移動、載流子注入不平衡、運行過程產(chǎn)生的焦耳熱等因素均會影響器件穩(wěn)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，從而制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(yè)化門檻，成為目前穩(wěn)定性最好的鈣鈦礦LED器件之一。

此次研究工作充分展示了使用鈣鈦礦薄單晶作為發(fā)光層是解決穩(wěn)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。