新發(fā)現(xiàn)：鈣鈦礦可制備高性能LED

 來自美國佛羅里達州立大學(xué)的研究團隊研制出了一種新型發(fā)光二極管(LED)，采用了一種有機-無機混合材料，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金屬鹵化物鈣鈦礦的材料制作一個高性能LED。他們將研究結(jié)果發(fā)表在《先進材料》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-無機混合物能讓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)過長達數(shù)月的通過合成化學(xué)對材料性能和設(shè)備工程進行微調(diào)來控制器件結(jié)構(gòu)的實驗后，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)測量，在12V的驅(qū)動電壓下，其發(fā)光強度約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)快速簡單。在實驗室中，高漢偉和馬必武大約一個小時就能制作出這種材料，大約半天的時間就能創(chuàng)建一個完整的設(shè)備并測試。

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，在未來對高成本效益的生產(chǎn)大有裨益。

這項研究對LED技術(shù)取得進步至關(guān)重要，它正迅速成為降低電耗的渠道。雖然市場上已有各種LED照明產(chǎn)品出售，但因為材料和質(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)約能源是不爭的事實。根據(jù)美國能源署，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低成本，高性能LED，每個人都會去選擇它，”馬必武說。“對于行業(yè)來說，我們的方法有一個很大的優(yōu)勢，因為可以通過非常經(jīng)濟的方式對地球上豐富的材料進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)略招聘計劃中聘用的11名新教員成員，”研究協(xié)理副校長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)同作用正在得以實現(xiàn)”。

除了高漢偉和馬必武，參與實驗的其他美國佛羅里達州立大學(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。