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鈣鈦礦在平板顯示器與固態照明中的創新突破
來源：
時間：2024-06-27 17:43:23
在當今科技迅速發展的時代，平板顯示器和固態照明領域對于更高效、更明亮的發光材料的需求日益迫切。鈣鈦礦作為一種新興的材料，正逐漸展現出巨大的潛力。
在平板顯示器和固態照明的應用場景中，對于更高效、更明亮的薄膜發光二極管（light-emitting diodes）的需求持續增長，這極大地推動了對三維（3D）鈣鈦礦的深入研究。這些材料展現出較高的電荷遷移率以及較低的量子效率下降（droop）現象，正因如此，它們成為實現具有增強亮度的高效LED的極具潛力的候選材料。
為提升LED的效率，關鍵在于在促進輻射復合的同時，將非輻射復合降至最低。多種鈍化策略已被運用于降低3D鈣鈦礦膜中的缺陷密度，使其接近單晶水平。然而，相對緩慢的輻射（雙分子）復合過程，致使3D鈣鈦礦的光致發光量子效率（photoluminescence quantum efficiencies，PLQEs）難以超過80%，導致LED器件的外部量子效率（external quantum efficiencies，EQEs）低于25%。
南京工業大學/福建師范大學的李夢夢（Mengmeng Li）、匡志遠（Zhiyuan Kuang）、朱琳（Lin Zhu），黃維院士（Wei Huang）以及王建浦（Jianpu Wang）等人，與復旦大學的楊應國（Yingguo Yang）等（一作），在《Nature》發表了重要研究成果，提出了一種雙添加劑結晶方法，成功塑造了高效的3D鈣鈦礦，實現了高達96%的光致發光量子效率（PLQE）。
這種方法有力地促進了四方相FAPbI3鈣鈦礦的形成，其以高激子結合能而著稱，有效地加快了輻射復合的進程。這一重大成果造就了具有32.0%記錄峰值外部量子效率（EQE）的鈣鈦礦LED，即便在100mAcm-2的高電流密度下，效率仍能保持在30.0%以上。這些發現為推動高效高亮度鈣鈦礦LED的發展，提供了極具價值的參考和啟示。
01 鈣鈦礦膜的制造過程和表征
02 雙添加鈣鈦礦LED的器件結構和性能
03 鈣鈦礦膜的光學性質
就現有的LED光效水平來說，由于輸入電能的約80%會轉化為熱量，并且LED晶片的面積較小，所以，晶片的散熱成為了LED封裝亟待解決的關鍵問題。這主要涵蓋了晶片的布局、封裝材料的選擇（包括基板材料、熱介面材料）與工藝、熱沉的設計等方面。
04 鈣鈦礦膜的結構表
綜上所述，在平板顯示器和固態照明領域，鈣鈦礦的研究取得了顯著的進展。但未來仍需持續探索和創新，以進一步優化其性能，解決現存的技術難題，從而推動鈣鈦礦在相關領域的廣泛應用，為科技進步和人類生活帶來更多的便利和驚喜。
在平板顯示器和固態照明的應用場景中，對于更高效、更明亮的薄膜發光二極管（light-emitting diodes）的需求持續增長，這極大地推動了對三維（3D）鈣鈦礦的深入研究。這些材料展現出較高的電荷遷移率以及較低的量子效率下降（droop）現象，正因如此，它們成為實現具有增強亮度的高效LED的極具潛力的候選材料。
為提升LED的效率，關鍵在于在促進輻射復合的同時，將非輻射復合降至最低。多種鈍化策略已被運用于降低3D鈣鈦礦膜中的缺陷密度，使其接近單晶水平。然而，相對緩慢的輻射（雙分子）復合過程，致使3D鈣鈦礦的光致發光量子效率（photoluminescence quantum efficiencies，PLQEs）難以超過80%，導致LED器件的外部量子效率（external quantum efficiencies，EQEs）低于25%。
南京工業大學/福建師范大學的李夢夢（Mengmeng Li）、匡志遠（Zhiyuan Kuang）、朱琳（Lin Zhu），黃維院士（Wei Huang）以及王建浦（Jianpu Wang）等人，與復旦大學的楊應國（Yingguo Yang）等（一作），在《Nature》發表了重要研究成果，提出了一種雙添加劑結晶方法，成功塑造了高效的3D鈣鈦礦，實現了高達96%的光致發光量子效率（PLQE）。
這種方法有力地促進了四方相FAPbI3鈣鈦礦的形成，其以高激子結合能而著稱，有效地加快了輻射復合的進程。這一重大成果造就了具有32.0%記錄峰值外部量子效率（EQE）的鈣鈦礦LED，即便在100mAcm-2的高電流密度下，效率仍能保持在30.0%以上。這些發現為推動高效高亮度鈣鈦礦LED的發展，提供了極具價值的參考和啟示。
01 鈣鈦礦膜的制造過程和表征
02 雙添加鈣鈦礦LED的器件結構和性能
03 鈣鈦礦膜的光學性質
就現有的LED光效水平來說，由于輸入電能的約80%會轉化為熱量，并且LED晶片的面積較小，所以，晶片的散熱成為了LED封裝亟待解決的關鍵問題。這主要涵蓋了晶片的布局、封裝材料的選擇（包括基板材料、熱介面材料）與工藝、熱沉的設計等方面。
04 鈣鈦礦膜的結構表
綜上所述，在平板顯示器和固態照明領域，鈣鈦礦的研究取得了顯著的進展。但未來仍需持續探索和創新，以進一步優化其性能，解決現存的技術難題，從而推動鈣鈦礦在相關領域的廣泛應用，為科技進步和人類生活帶來更多的便利和驚喜。
