學(xué)習(xí)一下鈣鈦礦LED

鈣鈦礦材料最早是從事壓電材料研究的時候接觸到。鈣鈦礦最早最多研究的是GaTiO3，所以中文直接喊鈣鈦礦材料。

鈣鈦礦是指一類陶瓷氧化物，其分子通式為ABO3?，由于晶體具有特殊的結(jié)構(gòu)，在高溫催化及光催化方面具有潛在的應(yīng)用前景。

最近也有很多人對鈣鈦礦進(jìn)行實(shí)用化的研究。比如鈣鈦礦太陽能，鈣鈦礦電池等。

今天我們學(xué)習(xí)一下鈣鈦礦LED：
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鈣鈦礦發(fā)光二極管(鈣鈦礦 LED)是一種在顯示、照明、通訊等領(lǐng)域均有重要潛力的新興技術(shù)。除了具有制備容易等成本優(yōu)勢，鈣鈦礦 LED 還具有可柔性制備、厚度薄重量輕、發(fā)光波長連續(xù)可調(diào)和色純度高等優(yōu)點(diǎn)，是下一代光源技術(shù)的有力競爭者。自從 2014 年以來，鈣鈦礦 LED 的發(fā)展十分迅速，目前其發(fā)光效率已經(jīng)可以與商用 OLED 相比擬。
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然而，與鈣鈦礦太陽能電池類似，鈣鈦礦 LED 的不穩(wěn)定性是領(lǐng)域的重大難題。目前，鈣鈦礦 LED 的器件壽命一般在 10-100 小時量級，而步入實(shí)際應(yīng)用則需要發(fā)光器件在高效率、寬輻亮度范圍下有更長的工作壽命—一般要求大于 10000 小時。和 III-V 族半導(dǎo)體及有機(jī)半導(dǎo)體相比，鈣鈦礦在器件工作過程中存在額外的降解通道。電場條件下的離子遷移，以及鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，是影響鈣鈦礦器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題。解決這些問題以同時實(shí)現(xiàn)長壽命與高效率，是領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。
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2022年8月11號浙江大學(xué)光電學(xué)院現(xiàn)代光學(xué)儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、海寧國際校區(qū)先進(jìn)光子學(xué)國際研究中心的狄大衛(wèi)教授與趙保丹研究員團(tuán)隊，在此方向取得了重要突破。他們利用一種雙極性分子穩(wěn)定劑，在鈣鈦礦LED中實(shí)現(xiàn)了可滿足實(shí)際應(yīng)用需要的超長工作壽命。論文的通訊作者是狄大衛(wèi)教授與趙保丹研究員，第一作者是浙江大學(xué)碩士生郭兵兵。合作者包括廈門大學(xué)李澄教授團(tuán)隊、浙江大學(xué)洪子健教授團(tuán)隊、南京航空航天大學(xué)李偉偉教授團(tuán)隊等。相關(guān)研究論文“Ultrastable near-infrared perovskite light-emitting diodes”于8月8日發(fā)表于Nature Photonics期刊(Guo?et al,?Nat. Photon. (2022), doi:10.1038/s41566-022-01046-3)。
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鈣鈦礦的制備早起在學(xué)校使用溶膠凝膠工藝制備。

常見四種制備鈣鈦礦材料的方法
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鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型化合物的制備方法主要有傳統(tǒng)的高溫固相法（陶瓷工藝方法）?、溶膠-凝膠法、水熱合成法、高能球磨法和沉淀法，此外還有氣相沉積法、超臨界干燥法、微乳法及自蔓延高溫燃燒合成法等。

鈣鈦礦設(shè)備主要包括PVD設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備、封裝設(shè)備。前三個比較重要，封裝設(shè)備就和晶硅沒有太大差別。PVD設(shè)備和涂布設(shè)備更多參照了面板行業(yè)的TFT制程。也就是說在三個主要設(shè)備中有2個是來自面板行業(yè)。整個鈣鈦礦的生產(chǎn)流程是比較短的，9步就可以完成一個完整的鈣鈦礦組件。

鈣鈦礦最明顯的缺點(diǎn)就是它還沒有量產(chǎn)，也就是說在還沒有真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的時候它從設(shè)備到材料的體系到工藝，它都有一些不確定性。這些不確定性中有一些環(huán)節(jié)相對好一點(diǎn)，比如 PVD 、激光這些在面板行業(yè)和傳統(tǒng)薄膜光伏行業(yè)都有參照;但鈣鈦礦的結(jié)晶工藝是一個全新的工藝過程，是在別的行業(yè)里邊找不到類似的東西，所以就會帶來很多不確定性。

隨著設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，鈣鈦礦作為第四代材料肯定越來越被推廣使用，現(xiàn)在進(jìn)入行業(yè)可能是個不錯的時機(jī)。

審核編輯 ：李倩