兩種材料結合造出超高效發光晶體
- 發佈時間：2015-07-17 02:31:13 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京7月16日電 （記者王小龍）如果你既喜歡燒餅也喜歡臘汁肉，把兩種食材結合起來，來一份肉夾饃，口感或許更勝一籌。材料學也是如此。日前，一個國際聯合研究小組將兩種熱門的太陽能電池材料結合在了一起，製造出一種超高效發光晶體，為LED技術開創了新的研究平臺。相關論文發表在7月15日出版的《自然》雜誌上。
在這項研究中，該研究小組將一種奈米發光膠體即一種量子點嵌入到鈣鈦礦中，形成了一種獨特的混合晶體。鈣鈦礦材料可以通過溶解的方法來生産，允許電子在最小損耗的情況下快速移動，而量子點則能高效發光。兩者強強結合，互利互補，實現了效率的最大化。
論文第一作者、加拿大多倫多大學博士生龔希文（音譯）説：“將兩種當紅的光電材料結合在一起是非常新穎的想法。我們希望能通過固態基質將它們無縫結合起來，以發揮它們各自的長處。”
“當你試圖將兩種晶體混合起來的時候，開始往往不會很順利，”參與此項研究的多倫多大學博士後理查德·卡明説，“我們必須找到一個新的策略，讓它們‘忘記’分歧，形成獨特的混合晶體結構。”
要做到這一點，他們必須讓兩種晶體結構按照名為“異質外延”的方式進行生長。該團隊設計出了一種方法，能讓兩種晶體結構在原子末端相連，從而保證它們能夠順利對齊，實現無缺陷的無縫結合。論文合著者、上海科技大學的寧志軍（音譯）説，先在量子點周圍構建奈米“腳手架”外殼，然後讓鈣鈦礦沿著“腳手架”生長，兩種材料果然完美地結合在了一起。
最後，研究人員得到一個漂亮的黑色晶體，量子點被包裹在鈣鈦礦“蜂巢”中間，這些鈣鈦礦材料能像漏斗一樣將電子導入電子點，讓其發光效率成倍提升。這種方式還避免了材料光譜重合可能導致的自吸收現象。
研究人員稱，這種超高效率LED技術，不但能用來照明、製造螢幕和夜視儀，還能用來製造能識別手勢的近場紅外線發射裝置和低成本薄膜太陽能電池，具有極為廣泛的應用價值。
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