科技日報記者 張佳欣
由美國羅格斯大學牽頭的團隊開發(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成，兼具結構穩(wěn)定、發(fā)光效率高與無毒環(huán)保等優(yōu)點，有望成為下一代藍光LED的核心材料，替代含鉛、含鎘發(fā)光體，以解決現(xiàn)有藍光器件面臨的環(huán)境與性能瓶頸。
藍光LED自上世紀90年代問世以來，已成為白光照明系統(tǒng)的關鍵器件。為進一步提升效率并降低制造成本，團隊此次采用了銅-碘雜化半導體材料。測試數(shù)據(jù)顯示，該材料的光致發(fā)光量子效率高達99.6%，這意味著它幾乎能將全部激發(fā)能量轉化為藍光。基于該材料制備的藍光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）達到12.6%，是目前基于溶液工藝制備的深藍光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204小時，亮度在較長時間內保持穩(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。該技術顯著降低了器件內部界面缺陷，提高了電荷輸運效率，使LED整體性能提升了4倍。這種LED結構就像一個“多層三明治”，每一層承擔不同功能，如發(fā)光、傳輸電子或空穴等。當發(fā)光層與周圍層之間界面匹配不良時，可能導致效率降低或壽命縮短。新技術通過在層與層之間引入氫鍵，使結構連接更緊密，有效克服了這一問題。
