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美科學家為LED制備穩(wěn)定的鈣鈦礦納米晶體
(時間:2021-9-24 9:31:32)
  近期,美國能源部(DOE)位于伊利諾伊州萊蒙特的阿貢國家實驗室(Argonne NationalLaboratory)領導了一項重要的LED材料開發(fā)。
  改實驗室團隊的研究人員稱:“LED運行效率高,散發(fā)熱量少,持續(xù)時間長!薄翱茖W家們正在研究新材料,以使LED更高效、壽命更長,并應用于消費電子、醫(yī)藥和安全領域。”
  來自布魯克海文國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室和SLAC國家加速器實驗室的研究人員和合作伙伴報告稱,他們已經為這種LED制備了穩(wěn)定的鈣鈦礦納米晶體。
  《自然·光子學》雜志發(fā)表了一篇論文,描述了該小組的工作。“我們的研究表明,這種方法使我們能夠大幅提高發(fā)光納米晶體的亮度和穩(wěn)定性!卑⒇暭{米材料中心的科學家Xuedan Ma評論道。
  鈣鈦礦納米晶體,是一種新型LED材料的主要候選材料。但相當長一段時間以來,它在測試中被證明是不穩(wěn)定的。
  研究小組將納米晶體穩(wěn)定在多孔結構中,這種多孔結構被稱為金屬有機框架(MOF)。
  基于地球上豐富的材料,并在室溫下制造,這些LED有一天可能會使成本更低的電視和消費電子產品,以及更好的伽馬射線成像設備,甚至是用于醫(yī)學、安全掃描和科學研究的自供電X射線探測器。
  “我們通過將鈣鈦礦材料封裝在MOF結構中,來解決其穩(wěn)定性問題,”美國能源部科學用戶設施辦公室Argonne納米材料中心(CNM)的科學家表示!拔覀兊难芯勘砻鳎@種方法能夠幫助大幅提高發(fā)光納米晶體的亮度和穩(wěn)定性!
  “在MOF中結合鈣鈦礦納米晶體的操作概念,已經以粉末形式被證明,但這是我們第一次成功地將其集成為LED的發(fā)射層!
  之前試圖制造納米晶體LED的嘗試,被納米晶體降解回不需要的體積相所阻礙,失去了納米晶體的優(yōu)勢,并削弱了它們作為實用LED的潛力。
  大塊物質通常由數十億個原子組成。像鈣鈦礦這樣的材料,在納米階段是由幾個到幾千個原子組成的,因此表現(xiàn)不同。
  在他們的新方法中,研究小組通過在MOF的矩陣中制造納米晶體來穩(wěn)定納米晶體,他們將MOF描述為“就像網球被鐵絲網夾住”。他們使用框架中的鉛節(jié)點作為金屬前體,鹵化物鹽作為有機材料。
  鹵化物鹽的溶液中,含有甲基溴化銨——它與框架中的鉛反應,在基體中的鉛核周圍組裝納米晶體。
  基質使納米晶體保持分離,因此它們不會相互作用和降解。這種方法是基于一種解決方案涂層的方法,比目前廣泛使用的用于制造無機LED的真空處理要便宜得多。
  MOF穩(wěn)定的LED,可以產生出明亮的紅色、藍色和綠色光,以及每種光的不同色調。
  洛斯阿拉莫斯國家實驗室綜合納米技術中心的科學家wani Nie說:“在這項工作中,我們首次證明了在MOF中穩(wěn)定的鈣鈦礦納米晶體,將創(chuàng)造出各種顏色的明亮、穩(wěn)定的LED!薄拔覀兛梢詣(chuàng)造不同的顏色,提高顏色純度,提高光致發(fā)光量子產量,這是一種衡量材料發(fā)光能力的指標!
  該研究小組使用先進光子源(APS)進行時間分辨X射線吸收光譜分析,這項技術使他們能夠發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦材料隨時間發(fā)生的變化。研究人員能夠跟蹤電荷在材料中移動的過程,并了解光發(fā)射時發(fā)生的重要信息。(來源:高工LED網)
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