新發(fā)現(xiàn)：鈣鈦礦可制備高性能LED

 來自美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)研制出了一種新型發(fā)光二極管(LED)，采用了一種有機(jī)-無(wú)機(jī)混合材料，這種材料可制作出更便宜，更亮的燈和顯示器。

物理助理教授Hanwei Gao(音譯：高漢偉)與化學(xué)工程副教授BiwuMa(音譯：馬必武)正在使用一類稱為有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦的材料制作一個(gè)高性能LED。他們將研究結(jié)果發(fā)表在《先進(jìn)材料》雜志上。

“早期的工作發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦可能在制作LED方面是一種有前景的材料，”高漢偉說。“但是，它的表現(xiàn)還沒有達(dá)到完全展現(xiàn)潛力。我們認(rèn)為有顯著的改善余地。”

在過去，其他研究人員嘗試用鈣鈦礦制作LED，但都無(wú)法制作出特別高效的。高漢偉和馬必武認(rèn)為，如果適當(dāng)調(diào)整公式，該有機(jī)-無(wú)機(jī)混合物能讓LED有更好的表現(xiàn)。

“當(dāng)我們想到這一類材料，我們就知道它應(yīng)該會(huì)有更好的表現(xiàn)，”馬必武說。“我們提出了新方法來解決一些關(guān)鍵問題，從而制作出高性能LED。”

經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的通過合成化學(xué)對(duì)材料性能和設(shè)備工程進(jìn)行微調(diào)來控制器件結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)后，他們最終制作出超出預(yù)期的高性能LED。該材料分外耀眼。

經(jīng)測(cè)量，在12V的驅(qū)動(dòng)電壓下，其發(fā)光強(qiáng)度約10000坎德拉每平方米。通常來說，就電腦屏幕而言，發(fā)光強(qiáng)度約400坎德拉每平方米的LED就已足夠明亮。

“這種超常的亮度在很大程度上取決于這種表面處理的，高度結(jié)晶納米材料固有的高發(fā)光效率，”高漢偉說。

這種材料的生產(chǎn)快速簡(jiǎn)單。在實(shí)驗(yàn)室中，高漢偉和馬必武大約一個(gè)小時(shí)就能制作出這種材料，大約半天的時(shí)間就能創(chuàng)建一個(gè)完整的設(shè)備并測(cè)試。

另外，雖然裸混合鈣鈦礦在潮濕的空氣中不穩(wěn)定，但納米結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦由于其特意設(shè)計(jì)的表面化學(xué)，卻有著很好的穩(wěn)定性。這樣的化學(xué)穩(wěn)定性在很大程度上降低了制作這種新型LED的設(shè)施要求，在未來對(duì)高成本效益的生產(chǎn)大有裨益。

這項(xiàng)研究對(duì)LED技術(shù)取得進(jìn)步至關(guān)重要，它正迅速成為降低電耗的渠道。雖然市場(chǎng)上已有各種LED照明產(chǎn)品出售，但因?yàn)椴牧虾唾|(zhì)量相關(guān)的成本問題導(dǎo)致LED照明普及緩慢。

不過，LED燈節(jié)約能源是不爭(zhēng)的事實(shí)。根據(jù)美國(guó)能源署，住宅LED照明比普通白熾燈至少節(jié)能75%。

“如果你能制作出一個(gè)低成本，高性能LED，每個(gè)人都會(huì)去選擇它，”馬必武說。“對(duì)于行業(yè)來說，我們的方法有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榭梢酝ㄟ^非常經(jīng)濟(jì)的方式對(duì)地球上豐富的材料進(jìn)行處理便可制作出這種材料。”

他們的工作伙伴還包括專注于LED技術(shù)研究的工業(yè)和制造工程助理教授Zhibin Yu(音譯：于志斌)，以及化學(xué)助理教授Kenneth Hanson(肯尼思·漢森)，他還是該論文的合著者。

“高漢偉和馬必武，以及肯尼思·漢森都是能源和原材料戰(zhàn)略招聘計(jì)劃中聘用的11名新教員成員，”研究協(xié)理副校長(zhǎng)W.Ross Ellington說。“目前的工作，以及其它最新的聯(lián)合出版物都表明通過努力預(yù)期的協(xié)同作用正在得以實(shí)現(xiàn)”。

除了高漢偉和馬必武，參與實(shí)驗(yàn)的其他美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)研究人員還包括Hanson，博士后研究助理YichuanLing(音譯：凌一傳)和Zhao Yuan(音譯：元釗)，和研究生Yu Tian(音譯：田宇)，Xi Wang(音譯：王熙)和JamieC.Wang。