深藍(lán)光LED實現(xiàn)99.6%發(fā)光量子效率

科學(xué)家正在研發(fā)能發(fā)出深藍(lán)光的混合碘化銅晶體。 圖片來源：羅格斯大學(xué)

由美國羅格斯大學(xué)牽頭的團(tuán)隊開發(fā)出一種環(huán)保、穩(wěn)定且亮度極高的新型發(fā)光材料，并用其制造出發(fā)射波長約為450納米的深藍(lán)光發(fā)光二極管（LED）器件。這項成果發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

該材料為銅-碘有機-無機雜化發(fā)光體，由銅碘化物與有機分子構(gòu)成，兼具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、發(fā)光效率高與無毒環(huán)保等優(yōu)點，有望成為下一代藍(lán)光LED的核心材料，替代含鉛、含鎘發(fā)光體，以解決現(xiàn)有藍(lán)光器件面臨的環(huán)境與性能瓶頸。

藍(lán)光LED自上世紀(jì)90年代問世以來，已成為白光照明系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。為進(jìn)一步提升效率并降低制造成本，團(tuán)隊此次采用了銅-碘雜化半導(dǎo)體材料。測試數(shù)據(jù)顯示，該材料的光致發(fā)光量子效率高達(dá)99.6%，這意味著它幾乎能將全部激發(fā)能量轉(zhuǎn)化為藍(lán)光。基于該材料制備的藍(lán)光LED，其最大外部量子效率（即發(fā)出的光子數(shù)量與注入電子數(shù)量之比）達(dá)到12.6%，是目前基于溶液工藝制備的深藍(lán)光LED最高效率之一。

該材料不僅亮度高，其壽命也表現(xiàn)優(yōu)異：在常規(guī)條件下，工作半衰期可達(dá)204小時，亮度在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定。

該材料出色性能的核心在于使用了一種名為“雙界面氫鍵鈍化”的創(chuàng)新技術(shù)。該技術(shù)顯著降低了器件內(nèi)部界面缺陷，提高了電荷輸運效率，使LED整體性能提升了4倍。這種LED結(jié)構(gòu)就像一個“多層三明治”，每一層承擔(dān)不同功能，如發(fā)光、傳輸電子或空穴等。當(dāng)發(fā)光層與周圍層之間界面匹配不良時，可能導(dǎo)致效率降低或壽命縮短。新技術(shù)通過在層與層之間引入氫鍵，使結(jié)構(gòu)連接更緊密，有效克服了這一問題。

(責(zé)編：雷哲瓊、姜潔)