美研究人員採用鈣鈦礦製備 LED 成本更低、亮度更高

【LEDinside訊】來自美國佛羅里達州立大學的研究團隊研製出了一種新型發光二極管(LED),採用了一種有機-無機混合材料,這種材料可製作出更便宜,更亮的燈和顯示器。

物理助理教授Hanwei Gao(音譯:高漢偉)與化學工程副教授Biwu Ma(音譯:馬必武)正在使用一類稱為有機金屬鹵化物鈣鈦礦的材料製作一個高性能LED。他們將研究結果發表在《先進材料》雜誌上。

左: 高漢偉;右:馬必武

「早期的工作發現鈣鈦礦可能在製作LED方面是一種有前景的材料,」高漢偉說。 「但是,它的表現還沒有達到完全展現潛力。我們認為有顯著的改善餘地。」

在過去,其他研究人員嘗試用鈣鈦礦製作LED,但都無法製作出特別高效的。高漢偉和馬必武認為,如果適當調整公式,該有機-無機混合物能讓LED有更好的表現。

「當我們想到這一類材料,我們就知道它應該會有更好的表現,」馬必武說。 「我們提出了新方法來解決一些關鍵問題,從而製作出高性能LED。」

經過長達數月的通過合成化學對材料性能和設備工程進行微調來控制器件結構的實驗後,他們最終製作出超出預期的高性能LED。該材料分外耀眼。

經測量,在12V的驅動電壓下,其發光強度約10,000坎德拉每平方米。通常來說,就電腦螢幕而言,發光強度約400坎德拉每平方米的LED就已足夠明亮。

「這種超常的亮度在很大程度上取決於這種表面處理的,高度結晶納米材料固有的高發光效率,」高漢偉說。

這種材料的生產快速簡單。在實驗室中,高漢偉和馬必武大約一個小時就能製作出這種材料,大約半天的時間就能創建一個完整的設備並測試。

另外,雖然裸混合鈣鈦礦在潮濕的空氣中不穩定,但納米結構的鈣鈦礦由於其特意設計的表面化學,卻有著很好的穩定性。這樣的化學穩定性在很大程度上降低了製作這種新型LED的設施要求,在未來對高成本效益的生產大有裨益。

這項研究對LED技術取得進步至關重要,它正迅速成為降低電耗的渠道。 雖然市場上已有各種LED照明產品出售,但因為材料和質量相關的成本問題導致LED照明普及緩慢。

不過,LED燈節約能源是不爭的事實。根據美國能源署,住宅LED照明比普通白熾燈至少節能75%。

「如果你能製作出一個低成本,高性能LED,每個人都會去選擇它,」馬必武說。 「對於產業來說,我們的方法有一個很大的優勢,因為可以透過非常經濟的方式對地球上豐富的材料進行處理,便可製作出這種材料。」

他們的工作夥伴還包括專注於LED技術研究的工業和製造工程助理教授Zhibin Yu(音譯:於志斌),以及化學助理教授Kenneth Hanson(肯尼思·漢森),他還是該論文的合著者。

「高漢偉和馬必武,以及肯尼思·漢森都是能源和原材料戰略招聘計劃中聘用的11名新教員成員,」研究協理副校長W. Ross Ellington說。 「目前的工作,以及其它最新的聯合出版物都顯示,藉由過努力預期的協同作用很好,成就了我們的成果」。

除了高漢偉和馬必武,參與實驗的其他美國佛羅里達州立大學研究人員還包括Hanson,博士後研究助理Yichuan Ling(音譯:凌一傳)和Zhao Yuan(音譯:元釗),和研究生Yu Tian(音譯:田宇), Xi Wang(音譯:王熙)和Jamie C. Wang。(編譯:LEDinside/Nicole)

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