科研人员研制出单组分暖白光LED

(资料图片)

近日，中科院大连化学物理研究所副研究员杨斌与山东大学研究员刘锋等合作，开发出了具有高效白光发射的新型双钙钛矿材料，并制备了基于该材料的单组分暖白光发光二极管（LED）。相关研究成果发表在《德国应用化学》上。

电气照明占全球电力消耗的15%，释放了全球5%的温室气体。采用更加高效、低成本的照明技术可缓解能源、环境危机，助力实现“双碳”目标。目前，绝大多数白光LED技术主要依靠蓝光LED激发多组分荧光叠加的方式产生白光，因此很容易出现显色性差、发光效率低、有害蓝光成分高、白光光谱不连续等问题。开发高效单组分白光材料被认为是解决以上问题的关键。

研究人员发现非铅金属卤化物双钙钛矿材料可用低温溶液法制备，并且生产成本较低。此外，由于自身结构的限域以及强烈的电—声子耦合效应，双钙钛矿材料具有独特的自陷激子特性（STE），其复合发光表现出较大的斯托克斯位移及宽带光发射，从而表现出白光发射的特点。本工作中，科研人员通过利用有机分子4, 4-二氟哌啶（DFPD）和碱金属之间的强化学键，制备了具有一维结构的(DFPD)₂M^IInX₆(M^I= K, Rb; X= Cl, Br)双钙钛矿化合物。其中，DFPD⁺不仅作为有效的层间间隔物来平衡电荷，而且可作为构成金属卤化物八面体的关键组分。尤其是(DFPD)₂M^IInX₆中的电子态在空间上被限制在单个八面体中，产生了天然的电子限域效应。为了促进辐射复合，研究人员进一步采用微量Sb³⁺掺杂策略，将白光量子效率从5%提高到90%以上。

由于所制备的低维双钙钛矿材料具有高光电性能和优异的溶液可加工性，可以通过简单的溶液法制备基于该材料的单组分暖白光LED，因此，该工作为下一代照明器件的设计提供了新的思路。

相关论文信息: https://doi.org/10.1002/ange.202213240