FSU團隊制定了從有前途的材料中創(chuàng)造藍光的新策略

佛羅里達州立大學的一個研究小組開發(fā)了一種新方法，可以從一類材料中產(chǎn)生藍光，這些材料顯示出光電設備的巨大潛力，包括太陽能電池、發(fā)光二極管 (LED) 和激光器。

在 FSU 化學教授馬碧武的帶領下，該團隊在 Advanced Energy Materials 上發(fā)表了一項新研究，該研究提出了一種簡單有效的方法，可以從金屬鹵化物鈣鈦礦中產(chǎn)生高效穩(wěn)定的藍光。金屬鹵化物鈣鈦礦是一類新興的半導體材料，其特點是具有立方晶體結構，具有良好的發(fā)光特性，同時也易于制造且成本低廉。

包括馬云在內的科學家已經(jīng)為綠光和紅光創(chuàng)造了高效且穩(wěn)定的鈣鈦礦基 LED，但很難實現(xiàn)高效且穩(wěn)定的藍光。藍光需要大量功率，并且藍色純度通常會隨著時間的推移而降低。

沒有高效穩(wěn)定的藍光，就不可能產(chǎn)生白光。

“我們制定了新的策略，以從鈣鈦礦中獲得高效穩(wěn)定的藍光，并制造出性能更高的 LED，”Ma 說。“如果你想要一個全彩顯示器，你需要藍色、綠色和紅色。綠色和紅色已經(jīng)有很好的表現(xiàn)，但藍色更難。制作穩(wěn)定的藍色并不容易，因為它具有更高的能量。”

Ma 和他的團隊使用基于化合物銫鉛溴化物或 CsPbBr3 的金屬鹵化物鈣鈦礦制造了藍色發(fā)光納米片。納米片是厚度只有幾個晶胞的納米材料，因此會受到強介電和量子限制的影響。

為了使這些特殊的納米片發(fā)出高效且穩(wěn)定的藍光，研究人員用多功能有機硫酸鹽對它們進行涂層處理，從而實現(xiàn)所謂的表面鈍化，這是一種用于提高發(fā)光特性和穩(wěn)定性的高效方法。

在這個項目中，簡單的有機硫酸鹽鈍化有助于防止納米片降解，使它們能夠發(fā)出更有效和更穩(wěn)定的藍光。

使用這些表面鈍化的 CsPbBr3 納米片作為發(fā)射器，概念驗證 LED 被制造為呈現(xiàn)純藍光發(fā)射，峰值為 462 納米。在這項工作中實現(xiàn)的每平方米 691 坎德拉的亮度(指定設備亮度的標準單位)和 20 分鐘的半衰期是迄今為止報道的基于納米片的純藍色鈣鈦礦 LED 的最佳值之一。

“我們的工作清楚地表明了使用適當表面鈍化的鈣鈦礦納米片作為高效和穩(wěn)定 LED 的發(fā)射器的潛力，”馬說。

這項工作得到了國家科學基金會和 FSU 研究辦公室的支持。