IT之家 9 月 13 日消息，浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子摻雜，實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦半導(dǎo)體從 n 型到 p 型的連續(xù)轉(zhuǎn)變，同時(shí)可以保持極高的發(fā)光性能。
在可控?fù)诫s的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)研制出具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦 LED，并創(chuàng)造了溶液法 LED（包括 OLED、量子點(diǎn) LED 和鈣鈦礦 LED）的高亮紀(jì)錄，達(dá)到了 116 萬(wàn)尼特。
“摻雜”是半導(dǎo)體領(lǐng)域的基礎(chǔ)概念。半導(dǎo)體材料之所以如此廣泛應(yīng)用于電子技術(shù)，關(guān)鍵在于它們可以通過(guò)摻雜實(shí)現(xiàn) p 型和 n 型兩種不同的導(dǎo)電特性。對(duì)于傳統(tǒng)半導(dǎo)體而言，通過(guò)“摻雜”，即在晶格中引入雜質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)其電學(xué)性質(zhì)的有效控制。
鈣鈦礦鹵化物是一種新型半導(dǎo)體，在太陽(yáng)能電池、LED 和激光器等器件中表現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能，且易于低成本制備，在近年來(lái)得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。但由于其結(jié)構(gòu)和成分較為復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其電學(xué)特性的精確調(diào)控是領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)。
團(tuán)隊(duì)偶然發(fā)現(xiàn)，4PACz 這種實(shí)驗(yàn)室里非常常見(jiàn)的材料，由于它具有強(qiáng)烈的吸電子能力，當(dāng)作為摻雜劑引入鈣鈦礦半導(dǎo)體時(shí)，可以有效地將原本是 n 型的鈣鈦礦轉(zhuǎn)變?yōu)?p 型。同時(shí)，在引入摻雜后，鈣鈦礦半導(dǎo)體仍然保持著很高的熒光效率。此外團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)了適用于鈣鈦礦的 n 型摻雜劑。
通過(guò)可控?fù)诫s技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)成功制備出不包含空穴傳輸層且性能優(yōu)異的鈣鈦礦 LED。與此同時(shí)，與常規(guī) LED 相比它還顯示出巨大優(yōu)勢(shì)。
引入 4PACz 摻雜制備的 p 型鈣鈦礦 LED，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且實(shí)現(xiàn)了 116 萬(wàn) cd / m2（116 萬(wàn)尼特）的最高亮度，以及 28.4% 的外量子效率和 23.1% 的能量轉(zhuǎn)換效率。
浙江大學(xué) 2020 級(jí)博士生熊文濤介紹，“這些器件的超高亮度刷新了溶液法 LED 的紀(jì)錄，其能量轉(zhuǎn)換效率為可見(jiàn)光鈣鈦礦 LED 的最高水平?！?/p>
這項(xiàng)研究成果發(fā)表在《自然》，IT之家附論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07792-4
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