近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一支科研團(tuán)隊(duì)在純紅光鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，由姚宏斌、樊逢佳、林岳和胡偉教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)成功揭示了制約該類器件性能的關(guān)鍵因素，并據(jù)此研發(fā)出了高性能的純紅光鈣鈦礦LED。

金屬鹵化物鈣鈦礦，作為一種具有卓越特性的新型半導(dǎo)體材料，因其出色的載流子遷移率、色彩純度和色域?qū)拸V，在LED領(lǐng)域被寄予厚望。特別是純紅光鈣鈦礦LED，被視為推動(dòng)下一代高清顯示技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。然而，如何平衡高亮度與高效率，一直是該領(lǐng)域亟待解決的難題。

為了深入探索這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開發(fā)了一種電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)（EETA），該技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)LED內(nèi)部電子與空穴的動(dòng)態(tài)行為，形象地比喻為“給LED拍攝動(dòng)態(tài)電影”。通過這一技術(shù)，團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)致器件性能受限的關(guān)鍵因素：空穴容易泄露至電子傳輸層，從而制約了整體效率和亮度的提升。

基于這一重大發(fā)現(xiàn)，姚宏斌教授團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新的“三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該方案通過在鈣鈦礦晶格中巧妙引入有機(jī)分子，不僅改變了發(fā)光層的晶體結(jié)構(gòu)，還構(gòu)建出了一道能夠有效阻擋空穴泄露的“寬帶隙屏障”。這一設(shè)計(jì)在高效限域載流子的同時(shí)，也保持了材料原有的高遷移率優(yōu)勢(shì)。

在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，胡偉教授團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)進(jìn)行深入的理論模擬與結(jié)構(gòu)分析，而林岳教授團(tuán)隊(duì)則利用先進(jìn)的球差校正透射電子顯微鏡對(duì)新材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面而細(xì)致的驗(yàn)證，為整個(gè)研究提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)支撐。

憑借這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)，研究團(tuán)隊(duì)最終成功制備出了性能卓越的純紅光鈣鈦礦LED器件。測(cè)試結(jié)果顯示，該器件的峰值外量子效率（EQE）高達(dá)24.2%，已逼近當(dāng)前最先進(jìn)的OLED器件水平；其最大亮度更是達(dá)到了24600 cd/m2，遠(yuǎn)超以往同類器件的三倍；即便在22670 cd/m2的高亮度下，器件仍能維持超過10%的EQE，展現(xiàn)出了卓越的效率穩(wěn)定性。

這一成果的取得，不僅突破了純紅光鈣鈦礦LED領(lǐng)域長期存在的技術(shù)瓶頸，也進(jìn)一步驗(yàn)證了三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)材料在實(shí)現(xiàn)高效、高亮度及高穩(wěn)定性LED方面的巨大潛力。這一創(chuàng)新性的研究為未來顯示技術(shù)的發(fā)展開辟了全新的路徑，提供了寶貴的思路和方向。