香港科技大學（港科大）工學院的研究團隊成功研發(fā)了一款利用鈣鈦礦量子線制成的全彩纖維發(fā)光二極管，為可穿戴照明和顯示設備的創(chuàng)新發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。

纖維發(fā)光二極管（Fi-LED）因與紡織品的制造兼容及具有均勻的空間亮度，是柔性LED顯示領域中常用的關鍵組件。金屬鹵化物鈣鈦礦（MPH）因具備卓越的光電性能，已成為新一代LED中極具潛力的發(fā)光材料。盡管潛力巨大，利用MPH制造纖維發(fā)光二極管仍存在不少挑戰(zhàn)，包括由引力和表面張力造成的不均勻涂層、低質量的結晶，以及復雜的電極沉積過程，這些均會導致不均勻及低效率的發(fā)光。

柔性全彩纖維LED的電致發(fā)光展示。

為了解決這些難題，港科大電子及計算機工程學系和化學及生物工程學系講座教授范智勇的研究團隊采用了一個新穎的方法，在薄鋁纖維上使用多孔鋁膜模板。多孔鋁膜具有約5納米的超小孔徑，MPH前驅體溶液通過卷對卷溶液涂布技術注入多孔鋁膜，隨后進行退火程序，以達致空間均勻的溶劑蒸發(fā)和MPH的結晶。這個方法令鈣鈦礦量子線陣列能均勻生長，并大大減低了多孔鋁膜表層上多余的薄膜結構的形成。

研究團隊成功制成了發(fā)射峰值分別為625納米（紅色）、512納米（綠色）和490納米（天藍色）的纖維發(fā)光二極管。這些二極管展現(xiàn)出良好的彎曲性和延展性，使其適用于紡織照明的應用。研究團隊并制作了多款二維和三維的結構，包括二維全彩字符串「I ♥ HKUST」，它們均具有出色的熒光均勻性。此外，他們又利用能產生漸變顏色的鹵化物鈣鈦礦量子線制作了維多利亞港的「夜景」，突顯了纖維發(fā)光二極管的多功能性和美學潛力。

柔性全彩纖維LED的光致發(fā)光展示：I ♥ HKUST圖案（左）和展現(xiàn)漸變顏色的維多利亞港「夜景」（右）

是項研究為纖維發(fā)光二極管的技術帶來了重要進展。團隊未來將著力提升纖維發(fā)光二極管的效率和穩(wěn)定性，探索新的鈣鈦礦成分以增加發(fā)光顏色的數(shù)量，并將這些設備整合到商業(yè)紡織產品中。

范教授說：「量子限域效應與三維多孔鋁膜結構的鈍化相結合，使我們能夠實現(xiàn)出色的光致發(fā)光和電致發(fā)光效率。我們的創(chuàng)新方法為制造非常規(guī)的三維結構光源開辟了新的可能性，并為先進可穿戴顯示技術的發(fā)展提供了有利條件。」

使用多孔鋁膜模板制作鈣鈦礦量子線的過程。

這項研究近月發(fā)表在國際頂級跨學科期刊《科學進展》上，題目為「基于鈣鈦礦量子線的全彩纖維發(fā)光二極管」。文章的第一作者為電子及計算機工程學系博士生任鐾韜，通訊作者為范智勇教授。其他共同作者包括范教授團隊的博士生和博士后研究員，以及中山大學和南京理工大學的協(xié)作研究人員。（來源：香港科技大學）

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