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美研究人员用钙钛矿制备高性能LED

2015-11-25 11:02
seele_jin
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   来自美国佛罗里达州立大学的研究团队研制出了一种新型发光二极管(LED),采用了一种有机-无机混合材料,这种材料可制作出更便宜,更亮的灯和显示器。

  物理助理教授Hanwei Gao(音译:高汉伟)与化学工程副教授BiwuMa(音译:马必武)正在使用一类称为有机金属卤化物钙钛矿的材料制作一个高性能LED。他们将研究结果发表在《先进材料》杂志上。

  “早期的工作发现钙钛矿可能在制作LED方面是一种有前景的材料,”高汉伟说。“但是,它的表现还没有达到完全展现潜力。我们认为有显著的改善余地。”

  在过去,其他研究人员尝试用钙钛矿制作LED,但都无法制作出特别高效的。高汉伟和马必武认为,如果适当调整公式,该有机-无机混合物能让LED有更好的表现。

  “当我们想到这一类材料,我们就知道它应该会有更好的表现,”马必武说。“我们提出了新方法来解决一些关键问题,从而制作出高性能LED。”

  经过长达数月的通过合成化学对材料性能和设备工程进行微调来控制器件结构的实验后,他们最终制作出超出预期的高性能LED。该材料分外耀眼。

  经测量,在12V的驱动电压下,其发光强度约10000坎德拉每平方米。通常来说,就电脑屏幕而言,发光强度约400坎德拉每平方米的LED就已足够明亮。

  “这种超常的亮度在很大程度上取决于这种表面处理的,高度结晶纳米材料固有的高发光效率,”高汉伟说。

  这种材料的生产快速简单。在实验室中,高汉伟和马必武大约一个小时就能制作出这种材料,大约半天的时间就能创建一个完整的设备并测试。

  另外,虽然裸混合钙钛矿在潮湿的空气中不稳定,但纳米结构的钙钛矿由于其特意设计的表面化学,却有着很好的稳定性。这样的化学稳定性在很大程度上降低了制作这种新型LED的设施要求,在未来对高成本效益的生产大有裨益。

  这项研究对LED技术取得进步至关重要,它正迅速成为降低电耗的渠道。虽然市场上已有各种LED照明产品出售,但因为材料和质量相关的成本问题导致LED照明普及缓慢。

  不过,LED灯节约能源是不争的事实。根据美国能源署,住宅LED照明比普通白炽灯至少节能75%。

  “如果你能制作出一个低成本,高性能LED,每个人都会去选择它,”马必武说。“对于行业来说,我们的方法有一个很大的优势,因为可以通过非常经济的方式对地球上丰富的材料进行处理便可制作出这种材料。”

  他们的工作伙伴还包括专注于LED技术研究的工业和制造工程助理教授Zhibin Yu(音译:于志斌),以及化学助理教授Kenneth Hanson(肯尼思·汉森),他还是该论文的合著者。

  “高汉伟和马必武,以及肯尼思·汉森都是能源和原材料战略招聘计划中聘用的11名新教员成员,”研究协理副校长W.Ross Ellington说。“目前的工作,以及其它最新的联合出版物都表明通过努力预期的协同作用正在得以实现”。

  除了高汉伟和马必武,参与实验的其他美国佛罗里达州立大学研究人员还包括Hanson,博士后研究助理YichuanLing(音译:凌一传)和Zhao Yuan(音译:元钊),和研究生Yu Tian(音译:田宇),Xi Wang(音译:王熙)和JamieC.Wang。

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