發(fā)光二極管(LED)是一種在電流流過時會發(fā)光的設備，傳統(tǒng)上是使用半導體材料制造的。在過去的幾年中，科學家和電子工程師一直在探索鈣鈦礦制成的LED的潛力，鈣鈦礦是常用于創(chuàng)建光伏(PV)技術的一類材料，具有許多可能的成分和許多潛在的特性，例如超導性和磁阻。

盡管一些基于鈣鈦礦的LED最近已經實現了超過20%的外部量子效率，特別是由鹵化鈣鈦礦制成的那些，但其性能會受到非輻射復合損失的負面影響。另外，鈣鈦礦只能沉積在有限范圍的電荷傳輸材料上，這可能會限制其制造具有改進性能的LED的潛力。

劍橋大學和浙江大學的研究人員最近通過在稀薄的氟化鋰界面上沉積混合尺寸的鈣鈦礦來創(chuàng)建了高效的LED 。他們使用的制造策略(在《自然電子》最新一期的封面文章中概述)使LED具有出色的外部量子效率，同時還使鈣鈦礦能夠沉積在通常不相容的材料上。

幾年來，研究人員一直在研究基于鈣鈦礦的LED。早在2018年，他們使用鈣鈦礦聚合物異質結構創(chuàng)建了近紅外LED，其外部量子效率超過20%，內部量子效率接近100%。

在制造這種LED以及其他設備時，研究人員在將鈣鈦礦層與與鈣鈦礦沉積工藝不兼容的電荷傳輸層合并時遇到困難。例如，他們試圖使用TFB，一種空穴傳輸聚合物半導體，以前曾用于制造高效溶液加工的OLED，以構建高效的綠色鈣鈦礦LED。但是，他們取得的成績很差。

“我們意識到，由于聚合物表面的強疏水性，在TFB聚合物上不可能形成鈣鈦礦發(fā)光層，”浙江大學的Dawei Di教授與美國大學的Richard Friend教授共同監(jiān)督了這項工作。劍橋告訴TechXplore。“因此，我們的新研究的動機是在適合高??性能LED的合適電荷傳輸層上可靠地沉積多維鈣鈦礦發(fā)光膜。幸運的是，我們發(fā)現通過在TFB表面涂覆極性電介質界面(例如在氟化鋰納米層的情況下，可以形成高發(fā)光度的鈣鈦礦層用于高效LED。”

為了制造混合尺寸的基于鈣鈦礦的LED，研究人員首先準備了鈣鈦礦前體溶液。然后，他們將空穴傳輸聚合物TFB旋涂沉積在ITO涂覆的玻璃基板上。隨后進行熱退火處理，并使TFB表面的氟化鋰薄層熱蒸發(fā)。