科技日报合肥6月12日电(记者 吴长锋)记者从中国科学技术大学获悉，该校肖正国教授团队提出了一种被称作“弱空间限域”的新方法，制备出了晶体颗粒更大、更耐高温的全无机钙钛矿薄膜，成功将发光二极管(LED)亮度提高到116万尼特以上，使用寿命超过18万小时。相关研究成果发表在国际期刊《自然》上。
钙钛矿是一种性能优越的新型材料，具有高发光效率、成本低廉和制作灵活的优点，在太阳能电池、LED和探测器中应用前景广泛。然而，由于传统的钙钛矿材料中，电子和空穴难以有效碰撞发光，因此科研人员之前多采用“强空间限域”的方法。例如，制作非常小的纳米颗粒或极薄的材料层，来提高发光效率。不过，由于LED很难达到高亮度、使用寿命短、只能持续工作数小时，很难应用在实际生活中的产品中。
为了解决这一难题，肖正国团队提出了一种完全不同的策略，即“弱空间限域”。他们在钙钛矿材料里添加了次磷酸和氯化铵两个特定的化合物，通过高温退火工艺，制备出晶体颗粒更大、缺陷更少的新型钙钛矿薄膜。这种新材料内部更加有序，避免了传统方法制备出的小晶体带来的缺陷问题，极大地提升了LED的稳定性和亮度。
研究表明，在效率方面，这种新型钙钛矿LED的发光效率超过22%，与商业化显示产品的发光效率持平。与目前市场上的主流商用OLED或LED屏幕相比，新型钙钛矿LED的极限亮度达到了116万尼特。人们日常使用的显示屏幕最高亮度通常在数千尼特以内，按照正常亮度100尼特计算，新型钙钛矿LED理论上能使用超过18万小时，已经达到商业化LED产品的广泛标准。
研究人员介绍，这项突破性技术不仅成功克服了以往钙钛矿LED在效率和稳定性上难以兼得的技术瓶颈，还有望在未来广泛应用于高端显示屏、超高亮度照明等领域，推动LED技术进入一个崭新的时代。
