本站5月8日消息，據(jù)媒體報(bào)道，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡偉教授團(tuán)隊(duì)近日取得重要科研突破，成功揭示了純紅光鈣鈦礦LED的性能瓶頸機(jī)制，并開發(fā)出具有國際領(lǐng)先水平的高性能純紅光鈣鈦礦LED器件。
金屬鹵化物鈣鈦礦作為新一代明星半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的載流子遷移率、高色彩純度和寬廣色域等特性，在LED發(fā)光層材料領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。其中，純紅光鈣鈦礦LED作為顯示三基色之一，被認(rèn)為是未來高清顯示領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，但長期以來存在亮度與效率難以兼顧的技術(shù)難題。
研究團(tuán)隊(duì)通過自主研發(fā)的電激發(fā)瞬態(tài)吸收光譜技術(shù)（EETA），首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)LED內(nèi)部電子和空穴運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)觀測(cè)。這項(xiàng)被稱為"給LED拍片子"的創(chuàng)新技術(shù)揭示出：空穴泄漏到電子傳輸層是制約純紅光鈣鈦礦LED性能的關(guān)鍵因素。
針對(duì)這一發(fā)現(xiàn)，姚宏斌團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了"三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)"材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過在鈣鈦礦晶格中插入有機(jī)分子，團(tuán)隊(duì)成功改變了發(fā)光層的晶體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建起能夠有效阻擋空穴泄漏的"寬帶隙能壘"。這一設(shè)計(jì)既實(shí)現(xiàn)了載流子的有效限域，又保持了材料的高遷移率特性。研究過程中，胡偉教授團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)理論結(jié)構(gòu)分析，林岳教授團(tuán)隊(duì)則通過球差電鏡對(duì)材料進(jìn)行了充分驗(yàn)證。
基于這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)，團(tuán)隊(duì)成功制備出性能卓越的純紅光鈣鈦礦LED器件。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示：器件峰值外量子效率（EQE）達(dá)到24.2%，與頂級(jí)OLED水平相當(dāng)；最大亮度為24600 cd/m2，是此前報(bào)道的純紅光三維鈣鈦礦LED的三倍；在22670 cd/m2的高亮度下，器件仍能保持超過10%的EQE，展現(xiàn)出優(yōu)異的效率穩(wěn)定性。
這項(xiàng)研究成果不僅解決了純紅光鈣鈦礦LED領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題，更展現(xiàn)了三維鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)材料在開發(fā)高效、高亮度且穩(wěn)定鈣鈦礦LED方面的巨大應(yīng)用潛力，為新一代顯示技術(shù)的發(fā)展開辟了新路徑。
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