材料研究小组为更有效的led照明指明了方向

在美国海军研究实验室（NRL）的研究人员计算材料科学中心，与一个国际物理学家小组工作，发现了铯铅卤化物钙钛矿纳米晶（cspbx3），是第一个发现的材料，地面激子态是“聪明，”使它更有效的固体激光器和发光二极管一个有吸引力的候选人（LED）。

在计算材料科学的美国海军研究实验室的研究中心，与一个国际物理学家小组工作，表明铯铅卤化物钙钛矿纳米晶（cspbx3）-原子结构显示在后方屏幕发出的光比传统发光材料快得多。这种特性使得更高效的激光器和发光二极管在更低的能量使用下具有更大的发射功率，以及更快的通信和传感器切换。图为站（L-R）是夺标者Alex Efros博士和Noam Bernstein博士；坐（L-R）是John Michopoulos博士和John Lyons博士。（美国海军研究实验室/詹姆斯·马歇尔）

“这种材料的发现和认识在地面亮激子的存在的本质，为明亮的地面激子其他半导体结构的发现，”Alexander Efros博士说，研究的物理学家，NRL。这种材料中的光学活性明亮的发光体比传统的发光材料发光快得多，能实现更大的功率，更低的能量利用，以及更快的通信和传感器切换。

工作，这是由海军研究所Chagaan Baatar博士通过程序管理办公室的部分资助，研究铅卤化物钙钛矿结构有三种不同的组合物，包括氯、溴、碘。由这些化合物和它们的合金制成的纳米晶体可以被调谐到在整个可见光范围内发射波长的光，同时保持快速发光，使其具有优越的性能。

当结合的电子和空穴被称为激子时，半导体会发出光，在辐射衰变过程中重新组合。

“在所有已知的半导体和半导体纳米结构，为绑定的电子-空穴对的能量最低的状态是一个“黑暗”的状态，”Efros说。这意味着物质缓慢而微弱地发出光。

因为在钙钛矿型纳米晶中，最低能量激子是明亮的，电子和空穴重新组合并发射光的时间，即辐射寿命，是室温下传统材料的20倍，在低温下快1000倍。

它是已知的，基于量子点的发光二极管，或qleds，遭受“下垂”或效率降低，在高泵浦强度由于激子的能量消散过程才有时间发出的光。降低辐射寿命就可以基于这些材料的LED使用所有的能量输入后通过慢过程消耗创造光明。

“这些材料的光发射率的增加对各种技术的应用依赖于发光二极管和激光器的巨大潜力，”Efros说。“原则上说，寿命缩短20倍可能会导致更高强度的LED和激光器的20倍。”激光的能量取决于它所制成的材料的增益，而这种增益与辐射发射率成正比。

利用可见光在自由空间进行通信，可以在没有光纤或铜缆的情况下，以长距离的光束传输信息，也能从增加的光发射率中获益。“通信系统的最大带宽是由发光二极管可以打开和关闭率有限，而较短的辐射寿命直接转化为更快的开关，因此，更高的数据传输率，”Efros说。