將LED亮度提高到116萬尼特以上，使用壽命超過18萬小時；有效支持新一代對地觀測航天器全周期在軌可靠運行……跟教育小微一起來看中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)的科技創(chuàng)新成果——

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研團(tuán)隊

理論上使用壽命超18萬小時——

超穩(wěn)定鈣鈦礦發(fā)光二極管研制成功

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)肖正國教授研究團(tuán)隊在提高鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）壽命方面取得了重要進(jìn)展。他們提出了一種被稱作“弱空間限域”的新方法，制備出了晶體顆粒更大、更耐高溫的全無機(jī)鈣鈦礦薄膜，成功將LED亮度提高到116萬尼特以上，使用壽命超過18萬小時。日前，相關(guān)研究成果發(fā)表在國際期刊《自然》上。

不同空間限域的鈣鈦礦示意圖

據(jù)了解，鈣鈦礦是一種性能優(yōu)越的新型材料，具有高發(fā)光效率、成本低廉、制作靈活等優(yōu)點，在太陽能電池、LED和探測器中應(yīng)用前景廣泛?！暗?，傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料中，電子和空穴（負(fù)責(zé)發(fā)光的電荷）難以有效碰撞發(fā)光。”團(tuán)隊成員告訴記者，之前多采用“強(qiáng)空間限域”的方法，例如制作非常小的納米顆?；驑O薄的材料層，來提高發(fā)光效率。但這種方法的缺點是LED很難達(dá)到高亮度，而且使用壽命短，通常只能持續(xù)工作數(shù)小時，很難應(yīng)用于實際生活。

為解決這一難題，研究團(tuán)隊提出了一種完全不同的策略——“弱空間限域”。他們在鈣鈦礦材料里添加了特定的化合物，即次磷酸和氯化銨，通過高溫退火工藝，制備出晶體顆粒更大、缺陷更少的新型鈣鈦礦薄膜。這種新材料內(nèi)部更加有序，避免了傳統(tǒng)方法制備出的小晶體帶來的缺陷問題，極大提升了LED的穩(wěn)定性和亮度。

研究表明，在效率方面，這種新型鈣鈦礦LED的發(fā)光效率超過22%，與商業(yè)化顯示產(chǎn)品的發(fā)光效率持平。與目前市場上的主流商用OLED或LED屏幕相比，新型鈣鈦礦LED的極限亮度達(dá)到了116萬尼特。人們?nèi)粘Ｊ褂玫娘@示屏幕最高亮度通常在數(shù)千尼特以內(nèi)，所以按照正常亮度100尼特計算，新型鈣鈦礦LED理論上能使用超過18萬小時，已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化LED產(chǎn)品的廣泛標(biāo)準(zhǔn)。

團(tuán)隊介紹，這項技術(shù)不僅成功突破了以往鈣鈦礦LED在效率和穩(wěn)定性上難以兼得的技術(shù)瓶頸，更有望在未來廣泛應(yīng)用于高端顯示屏、超高亮度照明等領(lǐng)域。

西北工業(yè)大學(xué)科研團(tuán)隊

新成果順利實施空間在軌試驗

為空間裝備智能化發(fā)展

開辟新路徑

力箭一號遙七運載火箭點火發(fā)射

近日，西北工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院葉濤教授團(tuán)隊自主研制的高能量/功率密度光伏供電芯片系統(tǒng)與光學(xué)圖像載荷搭載星跡源一號衛(wèi)星，于中國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心由力箭一號遙七運載火箭成功實施空間部署。

星跡源一號作為多載荷多功能融合的新一代對地觀測平臺，搭載有新型光伏芯片供電系統(tǒng)、空間態(tài)勢感知及多光譜對地遙感觀測等載荷，可為電力、邊防、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域提供遙感支持。截至目前，下行數(shù)據(jù)表明，該校研制的載荷各模塊均正常運行，滿足設(shè)計指標(biāo)要求。

搭載衛(wèi)星

為解決現(xiàn)有航天器光伏供電系統(tǒng)集成度低、自重大、能量/功率密度低、智能化程度低等問題，在能量平衡基礎(chǔ)上，團(tuán)隊創(chuàng)新采用長壽命充放電循環(huán)調(diào)控、高效率源載雙特性匹配控制、能信同傳上下行配置、單片三維集成等技術(shù)，研制出高密度三維集成串聯(lián)空間光伏芯片供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅大幅降低了航天器能源系統(tǒng)自重，還突破了晶圓級亞微米立體互連電路快速成型制造、Boost電路輸出電壓精準(zhǔn)建模調(diào)控及光伏供電系統(tǒng)片上集成等難題，同步支持光學(xué)圖像載荷在軌正常運行。用戶單位及第三方機(jī)構(gòu)檢驗認(rèn)定該系統(tǒng)的能量/功率密度、服役壽命、智能化等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。

此次空間在軌試驗的順利實施，標(biāo)志著我國空間光伏供電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，成功驗證的三維集成光伏芯片供電系統(tǒng)，可有效支持新一代對地觀測航天器全周期在軌可靠運行，為空間裝備的智能化、長壽化、集群化發(fā)展開辟了新路徑。