中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡偉團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(guān)研究成果于北京時(shí)間5月7日在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)。
金屬鹵化物鈣鈦礦是新一代明星半導(dǎo)體材料，作為L(zhǎng)ED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(shì)。純紅光鈣鈦礦LED作為三基色之一的光源，在未來(lái)高清顯示領(lǐng)域極具潛力，應(yīng)用前景光明，但目前存在亮度與效率難以兼顧等研究難點(diǎn)。
中國(guó)科大研究團(tuán)隊(duì)主要解決了純紅光鈣鈦礦LED亮度提高時(shí)效率驟降的問(wèn)題。
樊逢佳團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的給LED“拍片子”的“黑科技”——電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)(EETA)，探測(cè)LED內(nèi)部的電子(負(fù)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(tuán)隊(duì)提出一種新的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——“三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)”有效抑制了空穴泄漏。團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦晶格內(nèi)部插入有機(jī)分子，改變發(fā)光層晶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了阻攔空穴離開(kāi)發(fā)光層的“水壩”——“寬帶隙能壘”，在實(shí)現(xiàn)載流子限域的同時(shí)，保持高遷移率。姚宏斌教授聯(lián)合胡偉教授對(duì)這一創(chuàng)新型設(shè)計(jì)進(jìn)行了理論結(jié)構(gòu)分析，林岳教授則利用球差電鏡充分驗(yàn)證了這一材料。
團(tuán)隊(duì)基于“三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)”創(chuàng)造的純紅光鈣鈦礦LED具有國(guó)際領(lǐng)先水平的高性能：峰值外量子效率(EQE)達(dá)到24.2%，與頂級(jí)OLED水平相當(dāng);最大亮度為24600 cd/m2(坎德拉每平方米)，相比之前報(bào)道的純紅光三維鈣鈦礦LED提升了三倍;并且器件展現(xiàn)出非常低的效率滾降——亮度為22670cd/m2時(shí)，器件依然具有超過(guò)10%的EQE。
這項(xiàng)研究展現(xiàn)出團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)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。
責(zé)任編輯：陸迪
