近日，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”，找到了純紅光鈣鈦礦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》。

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。他們自主研發(fā)出給LED“拍片子”的“黑科技”——電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術（EETA），通過探測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。

研究團隊提出一種新的材料結(jié)構(gòu)設計——三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)，有效抑制了空穴泄漏。研究人員在鈣鈦礦晶格內(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。

研究團隊基于三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)開發(fā)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（有機發(fā)光二極管）水平相當；最大亮度為24600坎德拉/平方米，相比之前報道的純紅光三維鈣鈦礦LED提升了3倍；并且器件展現(xiàn)出非常低的效率滾降——亮度為22670坎德拉/平方米時，器件依然具有超過10%的EQE。