近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于純紅光鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）的重要研究成果。該研究由姚宏斌、樊逢佳、林岳和胡偉教授領(lǐng)導(dǎo)，成功揭示了制約純紅光鈣鈦礦LED性能的關(guān)鍵因素，并據(jù)此制備出了高性能的純紅光鈣鈦礦LED。
鈣鈦礦作為一種新興的半導(dǎo)體材料，在LED領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。特別是在純紅光鈣鈦礦LED方面，其高色彩純度、廣色域等特點(diǎn)使其成為未來高清顯示技術(shù)的有力競爭者。然而，如何在提高亮度的同時保持高效率，一直是制約純紅光鈣鈦礦LED發(fā)展的難題。
為了攻克這一難題，樊逢佳團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種名為電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)（EETA）的新方法，該技術(shù)能夠深入探測LED內(nèi)部的電子和空穴行為。通過這一技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)空穴泄漏到電子傳輸層是導(dǎo)致純紅光鈣鈦礦LED性能瓶頸的主要原因。
針對這一問題，姚宏斌團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)。該設(shè)計(jì)通過在鈣鈦礦晶格中插入有機(jī)分子，改變了發(fā)光層的晶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了一道有效的“水壩”，即寬帶隙能壘，以阻止空穴泄漏。這一設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了載流子的限域，還保持了高遷移率，從而顯著提升了LED的性能。
研究團(tuán)隊(duì)通過這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)，成功制備出了在峰值外量子效率、最大亮度和效率滾降等方面均達(dá)到國際領(lǐng)先水平的純紅光鈣鈦礦LED。這一成果不僅展示了三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)材料在高效、明亮且穩(wěn)定鈣鈦礦LED方面的巨大潛力，也為未來高清顯示技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能。
林岳教授利用球差電鏡對這一創(chuàng)新材料進(jìn)行了充分的驗(yàn)證，而姚宏斌教授和胡偉教授則對材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的理論分析。這些工作共同構(gòu)成了此次研究成果的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
此次研究得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部等機(jī)構(gòu)的支持，理化科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心也為課題的開展提供了必要的表征設(shè)備支持。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的宋永慧、李波、王子健和臺曉琳作為共同第一作者，為這項(xiàng)研究做出了重要貢獻(xiàn)。
