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目前，基于多晶薄膜的鈣鈦礦LED的外量子效率已經超過20%，可以媲美商用有機LED。近年來，報道的絕大多數高效率鈣鈦礦LED器件的壽命在數百到數千小時不等，仍落后于有機LED。

離子移動、載流子注入不平衡、運行過程產生的焦耳熱等因素均會影響器件穩定性。此外，多晶鈣鈦礦器件中嚴重的俄歇復合也限制了器件的亮度。

針對這些難題，肖正國課題組利用空間限制法在襯底上原位生長鈣鈦礦單晶，再通過調控生長條件，引入有機胺和聚合物，有效提升了晶體質量，從而制備出高質量的鈣鈦礦薄單晶，最小厚度僅為1.5微米，表面粗糙程度小于0.6納米，內部熒光量子產率達到90%。以薄單晶作為發光層，研究人員制備出鈣鈦礦單晶LED器件，其外量子效率達到11.2%，亮度超過86000坎德拉/平方米，壽命高達12500小時。

這意味著鈣鈦礦單晶LED初步達到商業化門檻，成為目前穩定性最好的鈣鈦礦LED器件之一。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41566-023-01167-3