kaiyun全站钙钛矿LED：半导体界“瑞士军刀”现代智能手机的触摸屏之下是一层又一层的玻璃、偏光器、滤色器、电容式触摸传感器等。如今，研究人员开发了一款多功能一体的潜在替代品：感光像素。这些像素的功能远远不止用于显示屏，它们还可以对放置在上面的物体进行成像、检测指纹，甚至为设备充电。

　　“我们知道kaiyun体育官网网页登录入口，LG乐金显示等很多液晶面板制造商都对整合（触摸屏功能）或成像很感兴趣。”学教授包春雄说，“虽然他们已经尝试了（有机LED和量子点LED等）一些材料，但其光响应性并不是很好。我们的钙钛矿LED则具备良好的光响应性。”包春雄及其合著者在2024年4月的《自然•电子学》杂志上发表了其研究。

　　钙钛矿是一类在光伏领域很受欢迎的材料，研究人员发现，它们可以用于制造高效太阳能电池和更亮、更好的量子点。

　　包春雄及其合著者希望钙钛矿设备既能发光，又能对光作出反应。他们开发的钙钛矿LED材料（PeLED）能够在高亮度条件下显示图像。该团队展示了红PeLED、绿PeLED和蓝PeLED，其报告亮度高达每平方米4700坎德拉（大多数智能手机显示屏的峰值亮度为几百坎德拉）。此外，PeLED还能有效地探测光，研究人员正是利用了它的这一特性来制造触摸屏。

　　“如果想要（一种材料）具备很好的光响应特性，那么你需要在这些材料中生成（电子）载体。”包春雄说kaiyun体育官网网页登录入口，“在钙钛矿中，这很容易实现kaiyun体育官网网页登录入口。”载体传输层允许电子移动，这反过来又使检测触摸输入成为可能。PeLED是光敏性的，因此可以对触摸显示屏上的物体成像。

　　其结果就是一个集合了多种传感器功能的显示屏。它可以对放置在显示屏上的高对比度的小物体成像，这应该能让它成为一个可行的指纹读取器（原型显示屏太小，无法进行指纹测试）。该显示屏还具备光敏性，可以作为光传感器用于传输数据，或作为健康监测器。

　　这些功能可以帮助智能手机整合目前显示屏所需的多个单独传感器。虽然该团队开发的原型显示器不能弯曲，但包春雄说，可以证明这项技术适用于柔性显示屏，例如折叠手机或可弯曲手机。

　　PeLED的光敏性具有惊人的潜力，有望取代许多智能手机传感器，而且它还有一个特殊优势，那就是可以兼做太阳能充电器，这是钙钛矿显示屏可产生电荷的首次功能演示。

　　“好的太阳能电池应该是好的LED，这是一个基本的概念，人们很清楚这一点。”伦敦帝国理工学院物理化学专业的读者阿提姆•巴库林（Artem Bakulin，未参与该研究）说，“但是，由于一些工程上的挑战，将太阳能电池与LED实际结合起来是很困难的。”

　　研究人员使用了原型显示屏给超级电容器充电，然后超级电容器可以用来为显示屏供电。暴露在白色LED室内照明条件下时，该显示屏的功率转换效率是暴露在模拟阳光下时的2倍多，这对大部分时间处于室内的消费者设备来说可能是有益的。

　　研究人员指出，其显示技术是一个概念验证，要想将其扩展到适合消费电子产品的尺寸，需要做更多的研究工作。另外，寿命也是一个问题，因为目前的钙钛矿材料退化速度很快，论文报告说其“运行寿命”仅为18.5小时。

　　“虽然这种材料很容易制造，但是也很容易退化。”包春雄说，“许多研究人员都在努力提高设备的使用寿命。尽管我们的设备不稳定，但有些团队报告称，钙钛矿的寿命要长得多。”例如，普林斯顿大学的一个研究团队已经研发出预计寿命达30年的钙钛矿半导体。