中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的肖正國(guó)教授研究團(tuán)隊(duì)近期在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域取得了關(guān)鍵性突破，為提升這類(lèi)器件的壽命找到了新的解決之道。

該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新策略，名為“弱空間限域”，通過(guò)這種方法，他們成功制備出了大尺寸、耐高溫的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦薄膜。這一創(chuàng)新不僅顯著提高了LED的亮度，使其達(dá)到了116萬(wàn)尼特以上，還將使用壽命延長(zhǎng)至超過(guò)18萬(wàn)小時(shí)。

相關(guān)研究成果已于近期在《自然》雜志上發(fā)表，標(biāo)志著這一領(lǐng)域的重要進(jìn)展。鈣鈦礦作為一種具有優(yōu)異性能的新型材料，因其高發(fā)光效率、低成本和制備靈活性，在太陽(yáng)能電池、LED和探測(cè)器等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。

傳統(tǒng)鈣鈦礦材料中，電子和空穴的有效碰撞發(fā)光是一大難題。為了克服這一障礙，科研人員通常采用“強(qiáng)空間限域”方法，如制作微小的納米顆粒或極薄的材料層。然而，這種方法雖然能在一定程度上提高發(fā)光效率，但往往導(dǎo)致LED亮度難以提升，且使用壽命短暫，限制了其實(shí)際應(yīng)用。

肖正國(guó)團(tuán)隊(duì)提出的“弱空間限域”策略，則通過(guò)向鈣鈦礦材料中添加次磷酸和氯化銨等特定化合物，并結(jié)合高溫退火工藝，制備出了晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種薄膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加有序，有效避免了小晶體帶來(lái)的缺陷問(wèn)題，從而顯著提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

研究顯示，這種新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過(guò)22%，與商業(yè)化顯示產(chǎn)品相當(dāng)。與市場(chǎng)上主流的OLED或LED屏幕相比，其極限亮度更是高達(dá)116萬(wàn)尼特，遠(yuǎn)超日常使用顯示屏幕的亮度范圍。

若以正常亮度100尼特計(jì)算，新型鈣鈦礦LED的使用壽命理論上可超過(guò)18萬(wàn)小時(shí)，達(dá)到了商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。這一突破性技術(shù)不僅解決了鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上的技術(shù)瓶頸，還為未來(lái)在高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊前景。

該研究成果的取得，離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)成員的共同努力。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院的博士研究生彭琛琛、姚海濤、Othman Ali以及特任副研究員陳文靜，與復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院的楊迎國(guó)研究員共同參與了這項(xiàng)研究。肖正國(guó)教授作為通訊作者，為研究的成功發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

這一創(chuàng)新不僅推動(dòng)了LED技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，也為鈣鈦礦材料在更多領(lǐng)域的應(yīng)用開(kāi)辟了新路徑。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用的不斷拓展，新型鈣鈦礦LED有望為人們帶來(lái)更加明亮、持久的顯示和照明體驗(yàn)。

同時(shí)，該研究成果也展示了中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)在鈣鈦礦材料研究領(lǐng)域的深厚底蘊(yùn)和創(chuàng)新能力，為國(guó)內(nèi)外科研人員提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)和啟示。