自组装粒子照亮未来的 LED 照明

只是当照明爱好者在一个黑暗的地方，Led 前来营救。在过去的十年，LED 技术 — — 简称发光二极管 — — 席卷整个照明行业提供耐久性、 效率和使用寿命长等特点。

一种新型的 LED 是由结晶物质称为钛矿。(图像︰ Sameer A.汗/Fotobuddy)

现在，普林斯顿工程研究者有精制而成的光源用称为钛矿结晶物质制造照明 LED 技术提出另一条路径，用发光二极管材料一个效率更高和潜在的低成本替代发现在商店货架上。

研究人员开发了在哪个纳米钙钛矿型颗粒自组装生产更高效、 稳定、 持久钙钛矿型 Led 的技术。进展，报道 1 月 16 日在自然光子学 》 （”高效钙钛矿型发光二极管具有纳米尺寸的微晶”），可以在商业应用程序，如照明、 激光和电视和电脑屏幕加快钙钛矿型技术的使用。

“近几年，真正起飞性能的太阳能电池中的钛矿和他们的属性，对于 Led 来说，给他们很大的希望但无法创建统一和明亮的纳米钙钛矿薄膜限制了他们的潜力，”说︰ 巴里 · 兰德电气工程助理教授和 Andlinger 中心能源和普林斯顿大学环境。

兰德，首席研究员，补充说:”我们的新技术允许这些纳米粒子自组装打造超细粒的薄膜，使看起来更像一个可行的选择，对现有技术的钙钛矿型发光二极管的制备进展”。

当在 LED 施加电压时，发光二极管发光。光打开时，电流力量电子从消极方面的二极管到积极的一面。这释放的能量以光的形式。Led 最佳操作时可以严格控制这一潮流。在兰德公司的设备中，基于纳米尺度薄膜允许这一点。

发光二极管相比具有许多优点，包括耐久性、 长寿命、 小大小、 能源效率和低热量的白炽灯泡。虽然他们仍较昂贵的房间照明荧光灯，它们是更多的能量高效，照亮了少个环境问题的更快，目前，有关处置。

兰德公司的团队和其他研究人员正在探索钛矿氮化镓 (GaN) 潜在的低成本替代方案以及 LED 制造过程中使用其他材料。低成本的发光二极管会速度灯泡，的接受减少能源消耗和对环境的影响。

钙钛矿型是一种矿物，最初在 19 世纪中期在俄罗斯和名是为了纪念俄罗斯矿物学家利佩罗夫斯基的发现。”钙钛矿型”一词延伸到一类共享的长方体和钻石形状的不同组合佩罗夫斯基的矿物的晶体结构的化合物。

钛矿陈列大量的非常有趣的特性 — — 他们可以是超导或半导体，依据其结构 — — 使他们有前途的材料，使用电气设备中。近年来，他们一直被吹捧为潜在替代硅太阳能电池板︰ 同时提供同等效率作为一些基于硅太阳能电池制造成本更低。

混合有机-无机钙钛矿层被备溶解在含金属卤化物和有机胺卤化物溶液中的钙钛矿型前体。它是相对便宜和简单的过程，可以提供一个廉价的替代基于硅材料与其他材料的 led。

然而，虽然对半导体薄膜可以发光颜色鲜艳的服饰，晶体形成的分子膜的结构太大了，使得他们效率低下和不稳定。

在他们新的论文，兰德和他的团队报告，使用的额外类型的有机胺卤化物，特别是长链胺卤化物，到生产过程中的钙钛矿型解决方案大大约束在电影中的晶体的形成。由此产生的晶体要小得多 (大约 5-10 纳米跨) 比那些用以前的方法，生成和卤化物钙钛矿薄膜被远更薄、 更顺畅。

这导致了更好的外部量子效率，意味着指示灯发出更多的光子，每进入设备的电子数目。电影也是更稳定，那些由其他方法产生的。

材料科学与工程在明尼苏达大学教授罗素福尔摩斯说普林斯顿大学研究到商业化带来了钙钛矿型 Led 更接近。

“他们的能力，以控制钙钛矿的处理生成的超平、 纳米晶薄膜材料适合于高效率设备，”说福尔摩斯，他没有参与此项研究。”这优雅的和一般的处理方案将可能有广泛应用到其他的钙钛矿型活性材料和设备平台。