不知不覺，五一小長假就這么過去了，也許你還沉寂在假日的歡樂中，不過技術的革新可從不等人。近期，LED行業就迎來不少技術消息。對于企業而言，要跟上世界的每一個變化和進步，是至關重要的極大挑戰。昨天還僅僅處在理論階段的東西明天可能就變成行業標準了。

　　新型3D打印機，使用LED代替激光源

　　格拉茨理工大學的研究人員創造了一種新型的3D打印機，該打印機使用LED代替激光源，用于金屬零件的快速成型制造。這種新型3D打印機可以優化3D金屬打印的施工時間、金屬粉末消耗、設備成本和后處理工作。目前開發團隊已經為這款3D打印機申請了技術專利。

　　該3D打印機使用的技術據說類似于選擇性激光或電子束熔化技術。該工藝使用的是熔化金屬粉末，然后將其堆積起來形成一個部件。這種新技術被稱為選擇性LED基熔化(Selective LED-based Melting，簡稱SLEDM)，消除了基于粉末床制造工藝的兩個核心問題。

　　這兩個核心問題包括大批量金屬部件的生產耗時，以及耗時的手工返工。SLEDM采用高性能的LED光束，其特點是由照明專家Preworks公司特別改裝的LED，并配備了復雜的透鏡系統，可使LED光束的直徑得以聚焦。

　　該透鏡系統允許在熔化過程中，光束在0.05到20毫米之間變化。可改變的LED焦點允許在單位時間內熔化更大的體積，而不需要做內部絲狀結構。由于沒有內部的絲狀結構，使得元件和燃料電池或醫療技術的生產時間縮短了20倍。

　　該工藝還意味著，組件從上至下進行組裝，使組件外露，并將所需的粉末減少到最低限度。在印刷過程中可以進行必要的后處理。目前，該打印機正被用于生產生物可吸收的金屬植入物，如用于治療骨折的鎂合金制成的螺釘。那些植入物在骨折生長后會溶解到體內，不需要再進行第二次手術取出螺釘。

　　新型鈣鈦礦LED，既高效又穩定

　　據瑞典林雪平大學官網近日報道，該校研究人員與英國、中國以及捷克共和國的同事們合作開發出一款既高效又長期穩定運行的鈣鈦礦發光二極管。

　　鈣鈦礦是引起全世界科學家興趣的一大類半導體材料。它們獨特的晶體結構，使它們具有卓越的光學以及電子特性，并且制造起來既簡單又便宜。雖然大部分進展都是在研究太陽能電池中使用鈣鈦礦所取得的，但是它們也非常適合制造LED。

　　近年來，鈣鈦礦LED的效率顯著提升，而且不久將達到競爭技術的效率。然而，它們并不是特別穩定，這意味著目前無法投入實際應用。

　　近日，瑞典林雪平大學的研究人員與英國、中國以及捷克共和國的同事們合作開發出一款既高效又長期穩定運行的鈣鈦礦發光二極管。研究成果發表在《自然通信(Nature Communications)》期刊上。林雪平大學生物分子與有機電子部門的負責人FengGao 教授表示：“鈣鈦礦基發光二極管對于實際應用來說還不足夠穩定，但是我們已經讓它們向著這個目標邁進了一步。”

　　林雪平大學生物分子與有機電子部門的研究員、與 Feng Gao 同為這篇論文主要作者的 Xiao-Ke LiU 表示：“還有許多工作要做。目前，大部分的鈣鈦礦LED要么效率低，要么器件穩定性差。”

　　許多科研小組都試圖擺脫這一困境，然而卻沒有取得顯著的成功。近日，瑞典林雪平大學的研究人員與英國、中國和捷克共和國的同事們找到了一條前進的道路。他們采用了一種由鉛、碘和有機物甲脒組成的鈣鈦礦，然后將這種鈣鈦礦嵌入到一種有機分子基體中，形成一種復合薄膜。

　　生物分子與有機電子部門的博士生 Heyong Wang 表示：“這種分子的末端含有兩個氨基，幫助其他物質形成一種優質的晶體結構，這就是鈣鈦礦的特征，使晶體穩定。”

　　這種新型復合薄膜使得研究小組能夠開發出效率達17.3%的LED，半衰期很長，大約100小時。這種含有鉛和鹵素(在這個案例中是碘)的鈣鈦礦，具有最佳的發光特性。Feng Gao 表示：“我們很想去掉鉛。目前，我們還有找到一個很好的辦法，但是我們正在努力。”

　　下一步就是測試不同的鈣鈦礦與有機分子的組合，并詳細了解成核和結晶過程是如何發生的。不同的鈣鈦礦賦予光線不同的波長，這是實現白光LED這一長期目標的必要條件。

　　采用電吸收光譜原位，研究鈣鈦礦LED的降解機理

　　近日，香港中文大學趙鈮團隊利用電吸收光譜技術原位研究了鈣鈦礦LED的降解機理，并且通過電荷復合的器件模型模擬了降解發生的原因與位置。此外研究者引入了一種沉積后表面處理方法來用PEAI鈍化鈣鈦礦表面進一步從實驗方面證實這些假設。文章發表在Adv. Funct. Mater.上，題目為“Degradation Mechanism of Perovskite Light-Emitting Diodes: An In Situ Investigation via Electroabsorption Spectroscopy and Device Modelling”。

　　a) 鈣鈦礦LED器件的結構示意圖;

　　b) 器件的能帶圖;

　　c) 不同工作偏壓下的電致發光光譜;

　　d)本文所監測的典型鈣鈦礦LED的電流-電壓曲線和電流-輻照度和電流-亮度關系;

　　f) 當恒流密度為100mA cm-2時，EQE隨時間衰減。

　　a) 時間相關ZnO和TFB層的一次諧波電吸收譜(EA);

　　b)在電流密度為833 mA cm−2時制備的鈣鈦礦層的二次諧波EA。

　　a)導帶以下能級為0.03 eV的碘空位缺陷，注入電流密度為100 mA cm-2的鈣鈦礦LED器件的模擬復合速率;

　　b)能級高于價帶0.04 eV的鉛空位缺陷，注入電流密度為100 mA cm-2的鈣鈦礦LED器件的模擬復合速率;

　　c)價帶上能級為0.6 eV的碘間隙缺陷陷阱，注入電流密度為100 mA cm-2的鈣鈦礦LED器件的模擬復合速率;

　　d)價帶以上能級為1.0 eV的反位錯鉛缺陷陷阱，注入電流密度為100 mA cm-2的鈣鈦礦LED器件的模擬復合速率;

　　e)非輻射復合速率沿垂直方向的分布。

　　a)不同PEAI濃度下器件的電流-電壓曲線對比;

　　b)不同PEAI濃度下器件的亮度與電流密度曲線對比;

　　c)有PEAI層和無PEAI層鈣鈦礦LED器件的EL譜;

　　d)有PEAI層和無PEAI層PeLED器件的工作穩定性的比較;

　　c)在電流密度為100mA cm-2時，有PEAI層鈣鈦礦LED器件的時變EA譜;

　　c)在電流密度為100mA cm-2時，無PEAI層的鈣鈦礦LED器件的時變EA譜。

　　a-b)鈦礦表面晶格結構(左面板)和未經PEAI鈍化處理的鈣鈦礦LEDs a)和b)的器件模型(右面板)的示意圖。藍色和紅色箭頭分別表示電子和空穴的輸運方向。

　　研究者利用電吸收光譜技術來監測鈣鈦礦LED在運行過程中各功能層的穩定性。通過時間相關的電吸收光譜分析，清楚地表明鈣鈦礦LED的降解主要發生在鈣鈦礦層中。基于電荷復合的器件模型，進一步指出這種降解可能是由TFB/鈣鈦礦界面引起的，界面區的空位、間隙或反晶缺陷會加劇這種降解。為了證實這些假設，研究者引入了一種沉積后表面處理方法來用PEAI鈍化鈣鈦礦表面。在電流密度為100 mA cm-2的條件下，鈍化處理可顯著提高鍍層的穩定性，使鍍層的使用壽命由1.5小時提高到11.3h。這項工作展示了一個有效的工具來探索一個多層結構鈣鈦礦器件的降解過程。這項發現有助于開發用于鈦礦器件穩定性研究的新方法，同時也強調了表面缺陷鈍化在提高商業應用中鈣鈦礦器件穩定性方面的重要性。