中國科學技術大學的肖正國教授研究團隊近期在鈣鈦礦發光二極管（LED）領域取得了關鍵性突破，為提升這類器件的壽命找到了新的解決之道。
該團隊開發了一種創新策略，名為“弱空間限域”，通過這種方法，他們成功制備出了大尺寸、耐高溫的全無機鈣鈦礦薄膜。這一創新不僅顯著提高了LED的亮度，使其達到了116萬尼特以上，還將使用壽命延長至超過18萬小時。
相關研究成果已于近期在《自然》雜志上發表，標志著這一領域的重要進展。鈣鈦礦作為一種具有優異性能的新型材料，因其高發光效率、低成本和制備靈活性，在太陽能電池、LED和探測器等領域展現出廣泛的應用潛力。
傳統鈣鈦礦材料中，電子和空穴的有效碰撞發光是一大難題。為了克服這一障礙，科研人員通常采用“強空間限域”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光效率，但往往導致LED亮度難以提升，且使用壽命短暫，限制了其實際應用。
肖正國團隊提出的“弱空間限域”策略，則通過向鈣鈦礦材料中添加次磷酸和氯化銨等特定化合物，并結合高溫退火工藝，制備出了晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種薄膜內部結構更加有序，有效避免了小晶體帶來的缺陷問題，從而顯著提升了LED的穩定性和亮度。
研究顯示，這種新型鈣鈦礦LED的發光效率超過22%，與商業化顯示產品相當。與市場上主流的OLED或LED屏幕相比，其極限亮度更是高達116萬尼特，遠超日常使用顯示屏幕的亮度范圍。
若以正常亮度100尼特計算，新型鈣鈦礦LED的使用壽命理論上可超過18萬小時，達到了商業化LED產品的廣泛標準。這一突破性技術不僅解決了鈣鈦礦LED在效率和穩定性上的技術瓶頸，還為未來在高端顯示屏、超高亮度照明等領域的應用提供了廣闊前景。
該研究成果的取得，離不開團隊成員的共同努力。中國科學技術大學物理學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，與復旦大學微電子學院的楊迎國研究員共同參與了這項研究。肖正國教授作為通訊作者，為研究的成功發揮了關鍵作用。
這一創新不僅推動了LED技術的進一步發展，也為鈣鈦礦材料在更多領域的應用開辟了新路徑。未來，隨著技術的不斷成熟和應用的不斷拓展，新型鈣鈦礦LED有望為人們帶來更加明亮、持久的顯示和照明體驗。
同時，該研究成果也展示了中國科學技術大學在鈣鈦礦材料研究領域的深厚底蘊和創新能力，為國內外科研人員提供了寶貴的經驗和啟示。
