研究结果发表在《先进科学》(Advanced Science)上。
LED是半导体装置,当电流通过时会发光。该过程允许在狭窄的波长范围内(即单一颜色)产生辐射。各种设备的屏幕使用发出红色、蓝色和绿色光的二极管,其混合物可以产生人眼感知的所有颜色。今天,矩阵信息显示设备中的大多数LE(例如手机、笔记本电脑和电视的屏幕)都是在有机物质的基础上生产的。其制造技术为劳动密集型,较为昂贵。
科学家介绍说,例如,蓝色的寿命远远小于绿色和红色。因此,世界各地的多个研究小组正在开发基于替代,更便宜和更稳定材料的LED。以俄罗斯第一任总统鲍里斯•叶利钦命名的乌拉尔联邦大学(URFU)和国立台湾大学的学者团队创建了一个基于钙基的绿色LED ——富有前景的太阳能和光子学材料。
乌尔富尔光伏材料实验室负责人、研究共同作者伊万•日德科夫(Ivan Zhidkov)解释说:“钙化LED的一大主要优点是它们的合成简单:它们是从溶液中获得的,溶液在基板上以近乎现成的形式结晶。因此,它们更便宜,在技术上更容易。”
根据研发人员的说法,钙基发光二极管具有高稳定性和较长的使用寿命。然而,它们缺乏亮度,这取决于电子从其来源转移到半导体矿物的效率。研究人员解决了这个问题。
日德科夫说:“LED的闪烁可以想象为从一个点到另一个点的路径。这些点之间的相互作用需要一个良好的‘压力’。我们开发了一种良好的“路面涂层”,可以消除层边界上的缺陷,并提供稳定的电子流。它们落入钙粘土中,并与正电荷载体结合,导致绿色发光。”
为了改善辐射源的特性,科学家们使用了准-2D钙粘土层,它具有表面积较大的最薄材料薄膜。在它上面放置了一层厚度为1个原子的聚合物材料,该聚合物材料能够确保电荷载体从电子传导层到钙粘土层的运输。研究人员表示,他们开发了一种将单层涂在钙片上的技术,这使得整个LED制造技术略有复杂化。未来,该团队计划实现更高的绿色二极管亮度,并应用新技术来制造高效的红色和蓝色LED。
乌拉尔联邦大学光学材料实验室是在俄罗斯国家战略学术领导计划“优先-2030”(Priority-2030)的财政支持下创建的。