深藍光LED實現99.6%發光量子效率

科學家正在研發能發出深藍光的混合碘化銅晶體。 圖片來源：羅格斯大學

由美國羅格斯大學牽頭的團隊開發出一種環保、穩定且亮度極高的新型發光材料，并用其制造出發射波長約為450納米的深藍光發光二極管（LED）器件。這項成果發表在最新一期《自然》雜志上。

該材料為銅-碘有機-無機雜化發光體，由銅碘化物與有機分子構成，兼具結構穩定、發光效率高與無毒環保等優點，有望成為下一代藍光LED的核心材料，替代含鉛、含鎘發光體，以解決現有藍光器件面臨的環境與性能瓶頸。

藍光LED自上世紀90年代問世以來，已成為白光照明系統的關鍵器件。為進一步提升效率并降低制造成本，團隊此次采用了銅-碘雜化半導體材料。測試數據顯示，該材料的光致發光量子效率高達99.6%，這意味著它幾乎能將全部激發能量轉化為藍光。基于該材料制備的藍光LED，其最大外部量子效率（即發出的光子數量與注入電子數量之比）達到12.6%，是目前基于溶液工藝制備的深藍光LED最高效率之一。

該材料不僅亮度高，其壽命也表現優異：在常規條件下，工作半衰期可達204小時，亮度在較長時間內保持穩定。

該材料出色性能的核心在于使用了一種名為“雙界面氫鍵鈍化”的創新技術。該技術顯著降低了器件內部界面缺陷，提高了電荷輸運效率，使LED整體性能提升了4倍。這種LED結構就像一個“多層三明治”，每一層承擔不同功能，如發光、傳輸電子或空穴等。當發光層與周圍層之間界面匹配不良時，可能導致效率降低或壽命縮短。新技術通過在層與層之間引入氫鍵，使結構連接更緊密，有效克服了這一問題。

(責編：雷哲瓊、姜潔)