全新研發的「二維鈣鈦礦薄膜」有助製作高效能發光二極管
公佈於2022年05月04日

由香港城市大學講座教授、2019年裘槎優秀科研奬得主羅德禮教授所帶領的香港城市大學科研團隊,成功研發出一種二維(2D)鈣鈦礦材料,改善鈣鈦礦納米晶體的效能,並提高發光二極管的亮度。

二維鈣鈦礦是最近五年才問世的半導體材料,在2020年刊登在Materials Today的一篇綜述中,材料科學及工程學系的羅德禮教授及其同事曾稱這種物料為「嶄新的捕光和發光物料」。

羅德禮教授與上海大學的楊緒勇教授合作帶領的團隊,在最新的研究中發現,有機分子甲磺酸鹽可用作開關,調控鈣鈦礦納米晶體的效能。加入甲磺酸鹽後,可以重構二維鈣鈦礦納米薄膜的結構,加強厚度各異的鈣鈦礦晶體之間的激子(exciton)能量轉移。同時,甲磺酸鹽有助減少二維鈣鈦礦的結構缺陷的濃度。

採用此物料的發光二極管,在施以5.5V低電壓的情況下,其亮度可達到13,400坎德拉每平方米(candela/m2 ),外量子效率則有20.5%,逼近現有二極發光管技術的最高水平。此外,這些發光二極管的外量子效率,較團隊兩年前的研究所錄得的10.5%高出接近一倍。是次研究數據已刊登於Nature Communications。

團隊的發現讓鈣鈦礦製發光二極管的質素大大提升,甚至接近有機發光二極管等現時於商業上採用的顯示技術。羅德禮教授充說:「高亮度、顏色純正,加上商業級數的運作效率,使二維鈣鈦礦成為一種非常吸引的材料,可於未來用於製作商用發光二極管。」他補充:「這是透過基礎研究及應用研究所帶來實質成果,並創造出新穎的納米級別材料。」

羅德禮教授現任香港城市大學材料科學及工程學系講座教授,亦是香港城市大學功能光子研究中心創辦人。他在1995年從位於明斯克的白俄羅斯國立大學取得物理化學博士學位。及後,他與Horst Weller一起於德國漢堡大學物理化學研究所擔任博士後研究員,其後再轉任全職科學家至2002年。羅德禮教授之後在德國慕尼黑大學獲得終生教籍,並於物理學系及納米科學中心出任首席科學家。2009年,他以教授身份加入香港城市大學,並於2012年晉升為講座教授。2019年,他獲頒裘槎優秀科研奬。

延伸閲讀:

  1. 羅教授的個人專頁(裘槎基金會):https://scholars.croucher.org.hk/scholars/andrey-rogach
  2. 羅教授的個人專頁(香港城市大學):http://personal.cityu.edu.hk/arogatch/Prof%20Andrey%20Rogach.htm
  3. 羅教授於2020年刊登在Materials Today的學術論文(只提供英文版本):https://www.materialstoday.com/amorphous/articles/s1369702119303888/
  4. 羅教授於2019年參與的研究: https://www.cityu.edu.hk/research/stories/2019/02/14/new-approach-improving-stability-and-optical-properties-perovskite-films
  5. 羅教授於2020年刊登在Nature Communications的學術論文(只提供英文版本):https://www.nature.com/articles/s41467-021-21522-8