千葉大學等研究團隊使用光線來冷卻物質的「半導體光學冷卻」技術驗證成功—利用金屬鹵化物鈣鈦礦材料

通常物質在發光時，剩餘的能量會以無法利用且需要冷卻的熱量形式散發，但是金屬鹵化物鈣鈦礦由於其具備理論上該物質發光時反而會失去能量、降低溫度的特性，而備受次世代太陽能電池和發光設備材料研究的關注。2024年9月千葉大學宣布，該校與大阪大學、京都大學的研究團隊使用該材料進行「半導體光學冷卻」的實證獲得了成功。
過去的光學冷卻技術多基於稀土離子材料，因光吸收率低及冷卻效能受限，需使用大規模冷卻裝置。為了解決此問題，研究團隊採用具有高發光效率的「點晶體」鈣鈦礦材料，它能夠維持高強度的發光效率，並且具有良好的穩定性，這是一種用於半導體光學冷卻的潛力材料。當嵌有光量子點的半導體晶體受到光照射時，產生電子和正孔的一對激發子，被稱作「激子」（exciton）的複合體，具備光學特性。但是一旦累積過多激子，反而會出現不發光並釋放熱量的「奧傑再結合」現象。研究團隊便透過時間分解光譜的技術來分析奧傑再結合現象出現的成因，發現光學冷卻的極限與奧傑再結合現象有關，並證實了冷卻和加熱之間的轉換是依賴於激發光強度的。為了實現更低溫的光學冷卻，需要提高量子點的密度，以避免奧吉再結合現象的發生。另一種可能方式是使用較大的量子點，但這可能會增加提升發光效率的難度。

資料來源：fabcross新聞（2024-09-03）
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