記者5月7日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡偉團隊通過給發(fā)光二極管（LED）“拍片子”，找出純紅鈣鈦礦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)研究成果于當日在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。
鈣鈦礦三維異質(zhì)結(jié)抑制LED中空穴泄漏卡通示意圖。中國科大供圖
金屬鹵化物鈣鈦礦是新一代明星半導(dǎo)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(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。
樊逢佳團隊自主研發(fā)出給LED“拍片子”的新手段——電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)，探測LED內(nèi)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。
研究團隊進行技術(shù)討論。中國科大供圖
姚宏斌團隊提出一種新的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計“三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)”有效抑制了空穴泄漏。團隊在鈣鈦礦晶格內(nèi)部插入有機分子，改變發(fā)光層晶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)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(shè)計進行了理論結(jié)構(gòu)分析，林岳教授則利用球差電鏡充分驗證了這一材料。
據(jù)介紹，此次中國科大團隊基于“三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)”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(lǐng)先水平的高性能，展現(xiàn)出團隊創(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。
