近日，在LED相關(guān)技術(shù)與材料方面，東芝開發(fā)了用于 LED的透明光致發(fā)光熒光粉；武漢大學(xué)研究團(tuán)隊實現(xiàn)24.1%高效率鈣鈦礦近紅外發(fā)光LED。

東芝開發(fā)用于LED的透明光致發(fā)光熒光粉

12月13日，東芝公司公布了光致發(fā)光技術(shù)的突破，這是一種新型熒光粉，在聚合物或有機(jī)溶劑中具有出色的溶解性，在可見光下呈透明無色，并在紫外線下發(fā)出持久的紅光，具有出色的色純度和六倍于當(dāng)前熒光粉的發(fā)光度。這些特性在 LED 照明、顯示器、深紫外線傳感、安全印刷和農(nóng)藥殘留測試等領(lǐng)域開辟了許多潛在應(yīng)用。

磷光體是一種物質(zhì)，它從光源（例如紫外線或可見光）吸收能量，并通過發(fā)射彩色光來釋放該能量。磷光體常用于 LED 照明和顯示器，以及防偽印刷。

然而，在微型和微型 LED 照明和顯示器領(lǐng)域，所使用的芯片非常小，通常使用的無機(jī)熒光粉具有有限的色彩再現(xiàn)能力和發(fā)光強(qiáng)度。這些熒光粉也是不溶性的，以細(xì)小顆粒的形式存在，當(dāng)用于防偽印刷時，印刷圖案變得依稀可見，具體取決于視角和曝光量。東芝的新型熒光粉克服了這些問題。

圖 1：東芝新型熒光粉的應(yīng)用

東芝將其光致發(fā)光研究重點放在新型鑭系元素發(fā)光絡(luò)合物上。該公司開發(fā)了一種專有的分子設(shè)計方法，并用它來結(jié)合具有兩個或更多氧化膦結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn) Eu(III) 發(fā)光絡(luò)合物的離子，包括東芝最近發(fā)現(xiàn)的支鏈四氧化四膦配體（圖 2）。

圖 2：東芝分子設(shè)計方法實現(xiàn)的具有兩種或多種不同氧化膦結(jié)構(gòu)的 Eu(III) 配合物。

這創(chuàng)造了一種新的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)高度可溶，具有出色的透明度，并成功地增加了發(fā)光強(qiáng)度以實現(xiàn)高色純度和持久發(fā)光。分子設(shè)計方法還有可能創(chuàng)造出當(dāng)應(yīng)用于不同的發(fā)光復(fù)合物時發(fā)出不同顏色光的熒光粉。（圖3）

圖 3：當(dāng)應(yīng)用于不同的發(fā)光復(fù)合物時，分子設(shè)計方法有可能創(chuàng)造出發(fā)出不同顏色光的熒光粉。

東芝很快將開始提供熒光粉和熒光薄膜的樣品，并探索在許多領(lǐng)域應(yīng)用的合作伙伴關(guān)系，包括照明、顯示、印刷和化學(xué)工業(yè)。該公司的目標(biāo)是在 2025 年開始量產(chǎn)。

武漢大學(xué)研究團(tuán)隊實現(xiàn)24.1%高效率鈣鈦礦近紅外發(fā)光LED

近年來，近紅外發(fā)光和探測器件在夜視、醫(yī)療、通訊等方面有眾多應(yīng)用，甲脒鉛基鹵化物鈣鈦礦被認(rèn)為是最有前途的近紅外發(fā)光二極管器件之一，但它們的性能仍然受到缺陷導(dǎo)致的非輻射復(fù)合和器件中帶階勢壘引起的低效載流子輸運(yùn)的影響。因此，深入理解器件中的載流子輸運(yùn)機(jī)制并針對性地縮小帶階對提升器件的性能顯得至關(guān)重要。

近日，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授方國家、柯維俊和南京工業(yè)大學(xué)教授王建浦，聯(lián)合在Nature Communications（《自然·通訊》）發(fā)表題為“Synergistic passivation and stepped-dimensional perovskite analogs enable high-efficiency near-infrared light-emitting diodes”（協(xié)同鈍化和梯度維度鈣鈦礦類材料實現(xiàn)高效近紅外發(fā)光二極管）的文章。

該研究團(tuán)隊在FAPbI3前驅(qū)液中引入了一系列鎘鹽，特別以醋酸鎘為代表的添加劑，能夠起到協(xié)同鈍化材料的缺陷并優(yōu)化器件能帶結(jié)構(gòu)等作用。此外，鎘鹽還生成了一種新型零維晶體結(jié)構(gòu)的類鈣鈦礦材料(FA2CdI4)。該晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息被劍橋晶體數(shù)據(jù)中心收錄發(fā)表。

這種新型零維的FA2CdI4類鈣鈦礦和一維黃色相的δ-FAPbI3、二維FA2FAn-1PbnI3n+1以及三維黑色相α-FAPbI3的鈣鈦礦可以在一鍋合成中獲得，其梯度排列的能帶結(jié)構(gòu)可以像能量漏斗一樣高效地傳遞載流子，對能量轉(zhuǎn)移中起著非常關(guān)鍵和積極的作用。

因此基于FAPbI3的近紅外LED器件獲得了同類器件中創(chuàng)世界紀(jì)錄的24.1%的外量子效率，還大大提高了器件的工作穩(wěn)定性。此外，該器件還具有很好的探測性能，基于此還實現(xiàn)了發(fā)光和自驅(qū)動探測孿生器件的近紅外光通信。

a 器件結(jié)構(gòu)；b 醋酸鎘協(xié)同鈍化鈣鈦礦缺陷/過量甲脒生成包含零維、一維、二維和三維體系的梯度維度的鈣鈦礦及其類似物; c 梯度維度鈣鈦礦及其類似物的加速能量傳輸示意圖; d參比器件和包含不同添加劑的器件的發(fā)光性能曲線；e 孿生器件的發(fā)光與探測集成化示意圖；f器件實現(xiàn)自驅(qū)動探測的響應(yīng)曲線。

這項工作不僅揭示了甲脒鉛基鹵化物鈣鈦礦體系中多維度鈣鈦礦的存在，而且發(fā)現(xiàn)了一種鎘基新型零維類鈣鈦礦材料，為解析鉛鹵鈣鈦礦發(fā)光器件的能量傳輸機(jī)制和研制高效發(fā)光器件及其功能化集成應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

審核編輯 ：李倩