新興納米材料，打造高效LED

發光二極管（Light Emitting Diode，LED ）具有散發熱量少、運行效率高、使用壽命長等優點，近10年逐漸成為照明領域較為主要的光源器件。但LED也有它的局限性，比如在一定程度上，增加LED的電量會使其發光更加明亮，但很快亮度就會降低，使得LED的效率非常低。

這種被業界稱為“效率下降”的問題，阻礙了LED在從通信技術到殺毒等許多有前景領域的應用。所以一直以來，科學家們也在尋找新材料來制造更高效、壽命更長的LED，并希望其可以應用于更多的領域。

近日，LED新材料的尋找取得了新進展——美國能源部 （DOE） 阿貢國家實驗室、布魯克海文國家實驗室等的研究人員制備出一種穩定的鈣鈦礦納米晶體LED。

鈣鈦礦是一類具有特定晶體結構的材料，吸光性和發光性良好，可用于一系列節能應用，比如太陽能電池和各種探測器。但在新型LED材料測試中，其顯示的穩定性較差。于是，研究小組將納米晶體穩定在一種稱為金屬有機框架（簡稱MOF）的多孔結構中。

在MOF中結合鈣鈦礦納米晶體的嘗試曾經以粉末形式展示過，但這是第一次成功將其集成到LED。新方法中，研究團隊通過在MOF 矩陣內制造納米晶體來穩定納米晶體，就像用鐵絲網圍住網球一樣。他們使用框架中的鉛節點作為金屬前體，使用鹵化物鹽作為有機材料。

鹵化物鹽溶液含有甲基溴化銨，它可以與骨架中的鉛反應，以此產生的基質會使納米晶體保持分離，防止納米晶體相互作用和降解。這種方法基于溶液涂層方法，遠低于用于制造當今廣泛使用的無機LED 的真空處理方法。

此外，MOF穩定LED 可以制造為產生明亮的紅色、藍色和綠色光，以及每種顏色的不同色調，首次證明了在MOF 中穩定的鈣鈦礦納米晶體將產生一系列顏色明亮、穩定的LED。

在紫外線輻射、高熱和電場等耐久性測試中，該材料均可高效作業，沒有降低和失去其光檢測和發光效率，這是電視和輻射探測器等實際應用的關鍵條件。未來，期待該發現能最大限度有益于人們的生產、生活。

（編輯:李成義）