新型添加剂使钙钛矿LED更稳定高效

美国普林斯顿大学研究人员在《自然·光子学》杂志上发表论文称，他们开发出一种新技术，通过添加有机卤化铵，制造出了成本更低、效率更高且性能更稳定的钙钛矿发光二极管（LED）。

过去10年来，LED的应用越来越广，其节能、环保、寿命长、体积小，但制造成本也相对较高，降低LED制造成本是相关产业界的重要目标。钙钛矿算是一种古老的材料，1839年首次发现于俄罗斯乌拉尔山脉，因俄罗斯矿物学家列夫·波洛夫斯基而得名（钙钛矿的英文名称是Perovskite）。这种材料多为立方体或八面体，具有奇特属性。它可以是半导体，也可以是超导体，取决于其结构。作为一种新型功能材料，钙钛矿在环境保护和工业催化等领域具有很大的开发潜力。近几年，因其在太阳能电池领域的应用而受到持续关注。

有机无机杂化的钙钛矿材料也被很多科学家视为氮化镓等LED制备材料的替代品，但成膜效率低、稳定性不高这两个缺点制约了其在LED领域的应用。此次，普林斯顿大学研究人员开发的新技术解决了这一问题。他们在论文中称，在制造钙钛矿薄膜时，在钙钛矿溶液中添加有机卤化铵，尤其是长链有机卤化铵，会使钙钛矿晶体颗粒小很多，制成的钙钛矿薄膜更薄、更光滑。而这样的钙钛矿薄膜意味着更好的外部量子效率，会使发光二极管的效率更高，稳定性更好。

相比于硅和其他LED制备材料，钙钛矿更廉价，制备工艺也更简单。研究人员称，新技术将加速钙钛矿在照明、显示、激光领域的商业应用，使未来的LED产品更高效且廉价。

奈米线UV LED可望克服效率衰减问题

沙特阿拉伯阿布杜拉国王科技大学（King Abdullah University of Science and Technology；KAUST）的研究人员在最近一期的《光学快递》（Optics Express）期刊中发表一种设计紫外光发光二极管（UV LED）的新途径，能让基于氮化铝镓（AlGaN）的UV LED效率不至于衰减。

一般来说，基于AlGaN的UV LED由于存在较低的内部量子效率、低撷取效率、低掺杂效率、极化电场大以及差排密度外延高等缺点，这些都限制了UV LED在高功率的应用。

研究人员一开始采用钛覆盖的硅晶圆以及依靠电浆辅助的分子束外延（PAMBE），使其得以生长有效隔离的无缺陷硅掺杂氮化镓（GaN）奈米线，其中每一个都嵌入10个均匀形成AlGaN／AlGaN量子磁盘（Qdisk）的堆栈。

虽然每一发射奈米线的直径约8nm、长约350nm，但在实际的实验中，肉眼可见的大型LED是由一整区密集堆积的垂直排列奈米线所组成。

该组件在钛涂覆的n型硅基板上生长，以改善电流注入与热耗散，它们在337nm （具有11．7nm的窄线宽）时发射UV光源，其电流密度为32A ／ cm＾2 （在0．5×10 ．5mm＾2组件上约80mA），导通电压约为5．5V。

在高达120A／cm＾2的注入电流下，AlGaN奈米线UV LED仍能保持效率毫无衰减地作业。

该研究的一项有趣之处在于采用钛涂覆的低成本硅基板来生长奈米线，这不仅能让制程变得易于扩展，还能结合钛金属层带来的诸多优势，包括更高的UV反射、更好的热耗散，以及改善流注入。