聚焦于高效蓝光半导体的发展

东京工业大学(Tokyo Tech)的科学家发现了一种新的碱金属卤化铜Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2，它发出纯蓝色的光。两种卤离子(氯离子和碘离子)的结合使该材料具有由之字形链组成的晶体结构和独特的特性，从而导致高效的光致发光。这种新颖的化合物可以很容易地用于生产相对便宜和环保的白光LED，并减少日常人造光的产生中使用的能量。

人造光约占全球总耗电量的20%。考虑到当前的环境危机，这使得发现节能发光材料特别重要，尤其是产生白光的材料。在过去的十年中，固态照明技术的发展是半导体研究的主要领域，该领域涉及发光化合物，这导致了白色LED的广泛使用。但是，这些LED中的大多数实际上是涂有黄色发光材料的蓝色LED芯片。发出的黄光与剩余的蓝光组合产生白色。

因此，减少现代白光LED灯能耗的一种方法是寻找更好的发蓝光半导体。不幸的是，直到现在，还没有已知的发蓝光化合物同时具有高效，易加工，耐用，环保的特点，并且是由丰富的材料制成的。

日本东京工业大学的一组科学家在《先进材料》杂志上发表的最新研究中，发现了一种满足所有标准的新型碱式卤化铜Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2。与Cs 3 Cu 2 I 5(未来设备的另一种有希望的发蓝光候选物)不同，拟议的化合物具有两种不同的卤化物：氯化物和碘化物。尽管以前已经尝试过使用混合卤化物材料，但是Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2具有独特的性能，这些性能特别是由于使用I-和Cl-离子而出现的。

事实证明，Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2在两个不同的亚基中形成一维之字形链，并且链中的连接仅由离子桥连。科学家们还发现了另一个重要特征：它的价带几乎是平坦的(具有恒定能量)，该价带描述了材料晶体结构不同位置的电子能级。反过来，此特性使光生空穴(表示不存在光激发电子的带正电的伪粒子)“更重”。这些空穴由于它们与I-离子的强相互作用而趋于固定，并且容易与附近的自由电子键合，形成一个称为激子的小系统。

激子引起晶体结构变形。就像人们在自己的自重严重变形的悬挂大网顶上移动时遇到麻烦一样，激子由于自身的作用而被束缚在适当的位置。这对于高效产生蓝光至关重要。主持这项研究的金正焕教授解释说：“自陷激子是光激发能量的局部形式;其构成的电子-空穴对的最终重组会引起光致发光，在这种情况下会发出蓝光。”

Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2除了效率外，还具有其他吸引人的特性。它仅由丰富的材料组成，因此相对便宜。而且，它在空气中比Cs 3 Cu 2 I 5和其他碱金属卤化铜化合物更稳定。科学家发现，Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2在空气中存放三个月后，其性能不会降低，而类似的发光化合物仅在几天后就表现更差。最后，Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2 不需要铅(一种剧毒元素)，因此总体上对环境友好。

金教授总结说：“我们的发现为开发新型碱金属卤化铜提供了新的视角，并证明了Cs 5 Cu 3 Cl 6 I 2可能是有前途的发蓝光材料。” 这个科学家团队散发出来的光有望带来更高效，更环保的照明技术。

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