关闭广告

中科大团队开发新型暖白光LED,最大发光效率接近理论水平

DeepTech深科技9920人阅读

目前,发光二极管(light-emitting diode,LED)已发展成为应用广泛的照明器件。与传统的白炽灯相比,它具备节能、亮度高、光效好、光谱的可变性强等诸多优势。

一般情况下,LED 照明灯大多是通过蓝光芯片和黄色荧光粉结合来实现的,但所带来的蓝光光谱过强,会给视力、生理变化等方面带来不利影响。因此,基于面向未来、健康高效的固态照明发展需求,该领域的科学家们正在针对该技术开展进一步探究。

通过溶液处理方法加工而成的 LED,因具有较为简单的制造工艺,被看作是下一代规模化固态照明技术发展的关键。

其中,基于碘化亚铜杂化团簇制备的 LED,更是因为材料来源丰富、发光效率高、生物毒性低等优点,而得到科学家们的重点关注。

即便如此,此类 LED 的发展依然受到了如下几个方面的制约,包括碘化亚铜团簇在溶液中的可加工性和兼容性较差,以及作为 LED 发射层的薄膜质量过低导致器件性能不佳等。

为了解决上述问题,来自中国科学技术大学的研究团队采用溶液加工法,制备了一种暖白光 LED。新型碘化亚铜杂化团簇,则是其中的关键设计。

在制备过程中,课题组成员使用二苯基-2-吡啶膦作为桥接配体、三(3-甲基苯基)膦作为溶解度增强基团,能够在极性溶剂二甲基甲酰胺中,显示出很高的结构稳定性和溶解度,并进一步得到了表面粗糙度为 0.22 纳米的溶液加工薄膜。

他们把该薄膜用于 LED 的发射层中,制备出最大外量子效率达 19.1%、最高亮度超过 40000cd m-2,以及最高使用寿命达到 232 小时的暖白光 LED 器件。

“我们做出的发光器件的发光效率接近理论水平。同时,与此前报道的同类发光器件相比,也属于第一梯队。”中国科学技术大学教授表示。

在此基础上,该课题组还利用工作面积为 36cm2 的高质量溶液加工薄膜,制备亮度高达~60000cd m -2 的大面积均匀暖白光 LED。这也充分展示了基于新型碘化亚铜杂化团簇的 LED,在固态照明、面板显示等领域的应用潜力。


图丨新型碘化亚铜杂化团簇 LED 的制造工艺和特性(来源:Nature Photonics)

近日,相关论文以《基于铜-碘化物杂化团簇的高效暖白色发光二极管》()为题在 Nature Photonics 上发表[1]。

图丨相关论文(来源:Nature Photonics)

中国科学技术大学王晶晶博士、博士研究生冯力喆、硕士研究生师广益和杨俊楠博士为该论文的共同第一作者,担任该论文的通讯作者。


图丨团队合照(来源:)

据介绍,早在 2018 年,便带领团队开启了关于碘化亚铜杂化团簇材料的相关探索。

他们研究了许多该材料的新设计,发现其中存在一个很大的问题,即材料在溶解到二甲基甲酰胺溶剂中时会发生破坏,导致无法顺利得到初始的团簇发光材料。

“后来我们发现通过一些双核结构,再结合侧链配体和二甲基甲酰胺溶剂之间相容性较高的特性,能够保证材料在正常溶解的同时,结构不被破坏,进而设计出可以稳定存在的团簇,并得到具有高发光效率的平整薄膜。”解释道。

如上所说,该团队制备出的暖白光 LED 在发光效率和亮度上均具备显著优势。不过,需要说明的是,该器件的使用寿命距离实际应用还有很长一段距离。

表示:“我们器件的使用寿命是几百个小时,但落实到真正应用中需要达到十万小时甚至百万小时。

要想朝着这个方向迈进,实现有用的健康照明,必须解决的问题还有很多,不仅仅包括发光体,还要考虑传输层和界面的相互作用,而这也是课题组接下来的研究重点。”

事实上,除了涉及到电致发光的该项研究,该课题组还在相同的材料体系中,发展了许多其他类型的材料应用。

比如,利用该材料制备太阳能聚光器,能将吸收到的紫外光转化成可见光,并传输到太阳能电池上进行发电。又或者是,利用该材料替代荧光材料,以制备防伪材料和紫外光保护膜等。

课题组成员对于在该材料体系中能够取得目前的进展感到非常欣慰,同时也希望继续向前推进,以开辟更多新的应用场景。

参考资料:

1. Wang, JJ., Feng, LZ., Shi, G. et al. High efficiency warm-white light-emitting diodes based on copper–iodide clusters. Nature Photonics (2023). https://doi.org/10.1038/s41566-023-01340-8

运营/排版:何晨龙


01/

04 /

05/

版权与免责声明:本文内容转载自其他媒体,目的在于传递更多信息,不代表本网观点或立场,不承担此类作品侵权行为的自己责任及连带责任。
猜你喜欢
精彩推荐

京多安表示还没有决定未来,奥尔特加:他应不惜一切代价留队

直播吧 浏览 13724

中国经济持续释放积极信号 石油需求前景乐观

上海证券报 浏览 16558

海哈金喜控诉李亚鹏大男子主义,他的老毛病又犯了

甜小娱儿 浏览 14231

产业债年中透视:上半年50家主体评级被下调,违约率刷近5年新低

21金融圈 浏览 8245

朝鲜宣布试射巡航导弹

央视新闻客户端 浏览 9794

以色列24小时内2次空袭加沙最大难民营 至少100人遇难

CGTN记者团 浏览 70222

韩男团来中国一脸冷漠 保镖撞飞粉丝

萌神木木 浏览 10672

“马丁靴”输惨了!冬天穿这3双巨洋气

In风尚 浏览 10589

最帅比亚迪?宋L售18.98万元起

天天汽车 浏览 10257

看一看“不费力”的早春穿衣小技巧,简单体面,适合40+女人

静儿时尚达人 浏览 9707

里程碑!祖巴茨砍下生涯第100次两双

直播吧 浏览 10074

王一博被指脱发长疮身体状况堪忧 已经400多天没进组

萌神木木 浏览 57699

"灌篮高手"主题曲乐队发讣告 鼓手于5月22日去世

网易娱乐 浏览 14111

内部检讨!啦啦队大尺度干扰林书豪,引发争议,本尊公开道歉

天涯沦落人 浏览 16625

结婚4周年!Akira来台陪妻儿 获林志玲送甜蜜贺卡

扒虾侃娱 浏览 14151

1月10日开启预售,零跑C10新配色“琉璃翠”发布

天天汽车 浏览 10272

极氪不抱大腿,抱金砖!

DearAuto 浏览 10369

越涨越买,奢侈品巨头赚翻

环球网产经 浏览 16134

十几款流行男发盘点 让你又帅又时尚!

镜子发型 浏览 16441

冬天的第一件“奢侈品”,抢不到了

新周刊 浏览 10614

特朗普对全世界一视同仁,中美关系未必会更糟

浏览 11822
本站所有信息收集于互联网,如本站收集信息侵权,请联系我们及时删除
沪ICP备20017958号-1