科技日报北京7月17日电 (记者张佳欣)由美国罗格斯大学牵头的团队开发出一种环保、稳定且亮度极高的新型发光材料,并用其制造出发射波长约为450纳米的深蓝光发光二极管(LED)器件。这项成果发表在最新一期《自然》杂志上。
该材料为铜-碘有机-无机杂化发光体,由铜碘化物与有机分子构成,兼具结构稳定、发光效率高与无毒环保等优点,有望成为下一代蓝光LED的核心材料,替代含铅、含镉发光体,以解决现有蓝光器件面临的环境与性能瓶颈。
蓝光LED自上世纪90年代问世以来,已成为白光照明系统的关键器件。为进一步提升效率并降低制造成本,团队此次采用了铜-碘杂化半导体材料。测试数据显示,该材料的光致发光量子效率高达99.6%,这意味着它几乎能将全部激发能量转化为蓝光。基于该材料制备的蓝光LED,其最大外部量子效率(即发出的光子数量与注入电子数量之比)达到12.6%,是目前基于溶液工艺制备的深蓝光LED最高效率之一。
该材料不仅亮度高,其寿命也表现优异:在常规条件下,工作半衰期可达204小时,亮度在较长时间内保持稳定。
该材料出色性能的核心在于使用了一种名为“双界面氢键钝化”的创新技术。该技术显著降低了器件内部界面缺陷,提高了电荷输运效率,使LED整体性能提升了4倍。这种LED结构就像一个“多层三明治”,每一层承担不同功能,如发光、传输电子或空穴等。当发光层与周围层之间界面匹配不良时,可能导致效率降低或寿命缩短。新技术通过在层与层之间引入氢键,使结构连接更紧密,有效克服了这一问题。
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