• 科學家開發新方法,可大幅提高LED發光納米晶體的亮度和穩定性
    發布日期:2021-10-19        



     

    近期,美國能源部(DOE)位于伊利諾伊州萊蒙特的阿貢國家實驗室(ArgonneNationalLaboratory)領導了一項重要的LED材料開發。

     

    改實驗室團隊的研究人員稱:“LED運行效率高,散發熱量少,持續時間長!薄翱茖W家們正在研究新材料,以使LED更高效、壽命更長,并應用于消費電子、醫藥和安全領域!

     

    來自布魯克海文國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室和SLAC國家加速器實驗室的研究人員和合作伙伴報告稱,他們已經為這種LED制備了穩定的鈣鈦礦納米晶體。

     

    《自然·光子學》雜志發表了一篇論文,描述了該小組的工作!拔覀兊难芯勘砻,這種方法使我們能夠大幅提高發光納米晶體的亮度和穩定性!卑⒇暭{米材料中心的科學家XuedanMa評論道。

     

    鈣鈦礦納米晶體,是一種新型LED材料的主要候選材料。但相當長一段時間以來,它在測試中被證明是不穩定的。

     

    研究小組將納米晶體穩定在多孔結構中,這種多孔結構被稱為金屬有機框架(MOF)。

     

    基于地球上豐富的材料,并在室溫下制造,這些LED有一天可能會使成本更低的電視和消費電子產品,以及更好的伽馬射線成像設備,甚至是用于醫學、安全掃描和科學研究的自供電X射線探測器。

     

    “我們通過將鈣鈦礦材料封裝在MOF結構中,來解決其穩定性問題,”美國能源部科學用戶設施辦公室Argonne納米材料中心(CNM)的科學家表示!拔覀兊难芯勘砻,這種方法能夠幫助大幅提高發光納米晶體的亮度和穩定性!

     

    “在MOF中結合鈣鈦礦納米晶體的操作概念,已經以粉末形式被證明,但這是我們第一次成功地將其集成為LED的發射層!

     

    之前試圖制造納米晶體LED的嘗試,被納米晶體降解回不需要的體積相所阻礙,失去了納米晶體的優勢,并削弱了它們作為實用LED的潛力。

     

    大塊物質通常由數十億個原子組成。像鈣鈦礦這樣的材料,在納米階段是由幾個到幾千個原子組成的,因此表現不同。

     

    在他們的新方法中,研究小組通過在MOF的矩陣中制造納米晶體來穩定納米晶體,他們將MOF描述為“就像網球被鐵絲網夾住”。他們使用框架中的鉛節點作為金屬前體,鹵化物鹽作為有機材料。

     

    鹵化物鹽的溶液中,含有甲基溴化銨——它與框架中的鉛反應,在基體中的鉛核周圍組裝納米晶體。

     

    基質使納米晶體保持分離,因此它們不會相互作用和降解。這種方法是基于一種解決方案涂層的方法,比目前廣泛使用的用于制造無機LED的真空處理要便宜得多。

     

    MOF穩定的LED,可以產生出明亮的紅色、藍色和綠色光,以及每種光的不同色調。

     

    洛斯阿拉莫斯國家實驗室綜合納米技術中心的科學家waniNie說:“在這項工作中,我們首次證明了在MOF中穩定的鈣鈦礦納米晶體,將創造出各種顏色的明亮、穩定的LED!薄拔覀兛梢詣撛觳煌念伾,提高顏色純度,提高光致發光量子產量,這是一種衡量材料發光能力的指標!

     

    該研究小組使用先進光子源(APS)進行時間分辨X射線吸收光譜分析,這項技術使他們能夠發現鈣鈦礦材料隨時間發生的變化。研究人員能夠跟蹤電荷在材料中移動的過程,并了解光發射時發生的重要信息。


    來源:OFweek半導體照明網
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