学习一下钙钛矿LED

钙钛矿材料最早是从事压电材料研究的时候接触到。钙钛矿最早最多研究的是GaTiO3，所以中文直接喊钙钛矿材料。

钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，其分子通式为ABO3 ，由于晶体具有特殊的结构，在高温催化及光催化方面具有潜在的应用前景。

最近也有很多人对钙钛矿进行实用化的研究。比如钙钛矿太阳能，钙钛矿电池等。

今天我们学习一下钙钛矿LED：
 

钙钛矿发光二极管(钙钛矿 LED)是一种在显示、照明、通讯等领域均有重要潜力的新兴技术。除了具有制备容易等成本优势，钙钛矿 LED 还具有可柔性制备、厚度薄重量轻、发光波长连续可调和色纯度高等优点，是下一代光源技术的有力竞争者。自从 2014 年以来，钙钛矿 LED 的发展十分迅速，目前其发光效率已经可以与商用 OLED 相比拟。
 

然而，与钙钛矿太阳能电池类似，钙钛矿 LED 的不稳定性是领域的重大难题。目前，钙钛矿 LED 的器件寿命一般在 10-100 小时量级，而步入实际应用则需要发光器件在高效率、宽辐亮度范围下有更长的工作寿命—一般要求大于 10000 小时。和 III-V 族半导体及有机半导体相比，钙钛矿在器件工作过程中存在额外的降解通道。电场条件下的离子迁移，以及钙钛矿晶体结构的不稳定性，是影响钙钛矿器件稳定性的关键问题。解决这些问题以同时实现长寿命与高效率，是领域的重大挑战。
 

2022年8月11号浙江大学光电学院现代光学仪器国家重点实验室、海宁国际校区先进光子学国际研究中心的狄大卫教授与赵保丹研究员团队，在此方向取得了重要突破。他们利用一种双极性分子稳定剂，在钙钛矿LED中实现了可满足实际应用需要的超长工作寿命。论文的通讯作者是狄大卫教授与赵保丹研究员，第一作者是浙江大学硕士生郭兵兵。合作者包括厦门大学李澄教授团队、浙江大学洪子健教授团队、南京航空航天大学李伟伟教授团队等。相关研究论文“Ultrastable near-infrared perovskite light-emitting diodes”于8月8日发表于Nature Photonics期刊(Guo et al, Nat. Photon. (2022), doi:10.1038/s41566-022-01046-3)。
 

钙钛矿的制备早起在学校使用溶胶凝胶工艺制备。

常见四种制备钙钛矿材料的方法
 

钙钛矿结构类型化合物的制备方法主要有传统的高温固相法（陶瓷工艺方法） 、溶胶-凝胶法、水热合成法、高能球磨法和沉淀法，此外还有气相沉积法、超临界干燥法、微乳法及自蔓延高温燃烧合成法等。

钙钛矿设备主要包括PVD设备、涂布设备、激光设备、封装设备。前三个比较重要，封装设备就和晶硅没有太大差别。PVD设备和涂布设备更多参照了面板行业的TFT制程。也就是说在三个主要设备中有2个是来自面板行业。整个钙钛矿的生产流程是比较短的，9步就可以完成一个完整的钙钛矿组件。

钙钛矿最明显的缺点就是它还没有量产，也就是说在还没有真正实现量产的时候它从设备到材料的体系到工艺，它都有一些不确定性。这些不确定性中有一些环节相对好一点，比如 PVD 、激光这些在面板行业和传统薄膜光伏行业都有参照;但钙钛矿的结晶工艺是一个全新的工艺过程，是在别的行业里边找不到类似的东西，所以就会带来很多不确定性。

随着设备和技术的发展，钙钛矿作为第四代材料肯定越来越被推广使用，现在进入行业可能是个不错的时机。

审核编辑 ：李倩