5 月 8 日消息，據(jù)中國科學技術大學消息，其姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡偉團隊通過給發(fā)光二極管(LED)“拍片子”，找到了純紅鈣鈦礦 LED 性能瓶頸的原因，并成功制備出高性能純紅光鈣鈦礦 LED。相關研究成果于北京時間 5 月 7 日在線發(fā)表在國際學術期刊《自然》(Nature)。

　　據(jù)介紹，金屬鹵化物鈣鈦礦是新一代明星半導體材料，作為 LED 中的發(fā)光層材料，具有載流子遷移率高、色彩純度高、色域廣等優(yōu)勢。純紅光鈣鈦礦 LED 作為三基色之一的光源，在未來高清顯示領域極具潛力，應用前景光明，但目前存在亮度與效率難以兼顧等研究難點。中國科大研究團隊主要解決了純紅光鈣鈦礦 LED 亮度提高時效率驟降的問題。

　　樊逢佳團隊自主研發(fā)的給 LED“拍片子”的新手段 —— 電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術(EETA)，探測 LED 內部的電子(負電)和空穴(正電)，發(fā)現(xiàn)空穴泄漏到電子傳輸層是純紅光鈣鈦礦 LED 性能瓶頸的原因。

　　姚宏斌團隊提出一種新的材料結構設計“三維鈣鈦礦異質結”有效抑制了空穴泄漏。團隊在鈣鈦礦晶格內部插入有機分子，改變發(fā)光層晶體結構，構建了阻攔空穴離開發(fā)光層的“水壩”——“寬帶隙能壘”，在實現(xiàn)載流子限域的同時，保持高遷移率。姚宏斌教授聯(lián)合胡偉教授對這一創(chuàng)新型設計進行了理論結構分析，林岳教授則利用球差電鏡充分驗證了這一材料。

　　此次中國科大團隊基于“三維鈣鈦礦異質結”創(chuàng)造的純紅光鈣鈦礦 LED 在峰值外量子效率、最大亮度、效率滾降等方面具有國際領先水平的高性能，展現(xiàn)出團隊創(chuàng)造的三維鈣鈦礦異質結材料在發(fā)展高效、明亮且穩(wěn)定鈣鈦礦 LED 方面的巨大潛力。

　　中國科學技術大學宋永慧(博士)、李波(博士后)、王子健(博士研究生)和臺曉琳(博士研究生)為本文的共同第一作者;中國科學技術大學姚宏斌教授、樊逢佳教授、林岳教授和胡偉教授為本論文的共同通訊作者。本工作得到國家自然科學基金委、科技部等基金支持。理化科學實驗中心為本課題的開展提供了 SEM、PL、UV-vis、球差電鏡等表征設備的支持。