2021年3月11日
节能的发光二极管(led)已经在我们的日常生活中使用了几十年。但对成本更低、颜色更亮的led的追求，最近吸引了科学家研究一种名为钙钛矿的材料。最近由香港城市大学(CityU)的科学家领导的一个联合研究项目已经开发出一种最有效的led 2D钙钛矿材料。
从家用照明到手机显示器，从内窥镜检查所需的精确照明到太空蔬菜种植的光源，led无处不在。然而，目前高质量的led仍然需要在高温下处理，并使用精密的沉积技术，这使得它们的生产成本昂贵。
科学家最近意识到，金属卤化物钙钛矿是一种半导体材料，与钛酸钙矿物具有相同的结构，但含有另一种元素组成，是下一代led极有希望的候选材料。亚博网站下载
这些钙钛矿可以在室温下从溶液中加工成led，从而大大降低了它们的生产成本。然而，钙钛矿在led中的电致发光性能仍有改进的空间。
在城市大学材料科学与工程系客座教授安德烈·罗奇教授和他的合作伙伴上海大学杨旭勇教授的带领下，该团队发现了一种调光开关:他们可以将钙钛矿的一亚博网站下载次发光调亚博老虎机网登录到更亮的水平!
他们利用二维钙钛矿(也被称为Ruddlesden-Popper钙钛矿)成功地实现了非常高效和明亮的led，基于这种钙钛矿的设备在电流效率和外部量子效率方面的表现最好。这项工作使钙钛矿led紧跟在当前商业显示技术(如有机led)的后面。
他们的发现发表在科学杂志上自然通讯名为“利用甲基磺酸盐平滑准二维钙钛矿薄膜中的能量传递途径，可以获得高效的发光器件"．
这种强大变化的关键在于添加了约10%的简单有机分子甲烷磺酸盐(MeS)。
在这项研究中，研究小组使用的二维钙钛矿厚度为纳米级。MeS重建了二维钙钛矿纳米片的结构，同时增强了不同厚度纳米片之间的激子能量传递。这两种变化都极大地增强了二维结构中较厚的绿色钙钛矿片的电致发光。
MeS还有助于减少二维钙钛矿结构中的缺陷数量。在产生光的过程中，即发生辐射复合的过程中，部分所需的激子将在不产生光的非辐射复合中“浪费”。MeS减少了不协调Pb的数量2＋阳离子是激子发生非辐射复合的原因，使更多的激子参与到光的产生中。
生产更好的led的研究结果令人鼓舞。亮度为13400坎德拉/米2在5.5 V的低外加电压下，外量子效率为20.5%。这接近了许多现有LED技术所能达到的最大值，并且几乎是两年前他们报告的10.5%的外部量子效率水平的两倍。
“在裘槎基金会的资助下，我的城市大学团队在较短时间内，就钙钛矿材料取得了很高的专业水平。”亚博网站下载我们已经看到了好处，特别是在最新出版物中详细描述的结果中。”Rogach教授说。
“获得的高亮度、优异的颜色纯度和商业级操作效率标志着二维钙钛矿是未来商业led极具吸引力的材料，也可能是显示技术。亚博网站下载这是新型纳米材料基础研究和应用研究的有形成果。”亚博网站下载他补充道。
这篇发表在《自然通讯》杂志上的论文的共同第一作者是上海大学的孔令梅;张晓宇博士，吉林大学副教授，曾于2015年在上海城市大学担任roach教授团队的研究助理;中国科学技术大学研究教授李运国。亚博老虎机网登录其他成员包括香港城市大学roach教授组研究员Stephen V. Kershaw博士;上海大学、吉林大学、中国科学技术大学、南开大学、武汉大学和中国科学院的研究人员。亚博老虎机网登录
https://www.cityu.edu.hk/research/stories/2021/03/10/producing-highly-efficient-leds-based-2d-perovskite-films
来源:https://www.cityu.edu.hk/