中國科學技術大學姚宏斌、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)。
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“黑科技”——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。
團隊基于“三維鈣鈦礦異質結”創(chuàng)造的純紅光鈣鈦礦LED具有國際領先水平的高性能：峰值外量子效率(EQE)達到24.2%，與頂級OLED水平相當;最大亮度為24600 cd/m2(坎德拉每平方米)，相比之前報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，器件依然具有超過10%的EQE。
這項研究展現(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。
責任編輯：陸迪
