近日，中國科學技術大學的一支科研團隊在純紅光鈣鈦礦發光二極管（LED）領域取得了突破性進展，由姚宏斌、樊逢佳、林岳和胡偉教授領銜的團隊成功揭示了制約該類器件性能的關鍵因素，并據此研發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體材料，因其出色的載流子遷移率、色彩純度和色域寬廣，在LED領域被寄予厚望。特別是純紅光鈣鈦礦LED，被視為推動下一代高清顯示技術發展的關鍵要素。然而，如何平衡高亮度與高效率，一直是該領域亟待解決的難題。
為了深入探索這一挑戰，研究團隊創新性地開發了一種電激發瞬態吸收光譜技術（EETA），該技術能夠實時觀測LED內部電子與空穴的動態行為，形象地比喻為“給LED拍攝動態電影”。通過這一技術，團隊首次發現了導致器件性能受限的關鍵因素：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。
基于這一重大發現，姚宏斌教授團隊提出了一種創新的“三維鈣鈦礦異質結”結構設計。該方案通過在鈣鈦礦晶格中巧妙引入有機分子，不僅改變了發光層的晶體結構，還構建出了一道能夠有效阻擋空穴泄露的“寬帶隙屏障”。這一設計在高效限域載流子的同時，也保持了材料原有的高遷移率優勢。
在項目的實施過程中，胡偉教授團隊負責進行深入的理論模擬與結構分析，而林岳教授團隊則利用先進的球差校正透射電子顯微鏡對新材料結構進行了全面而細致的驗證，為整個研究提供了堅實的理論基礎和實驗支撐。
憑借這一創新設計，研究團隊最終成功制備出了性能卓越的純紅光鈣鈦礦LED器件。測試結果顯示，該器件的峰值外量子效率（EQE）高達24.2%，已逼近當前最先進的OLED器件水平；其最大亮度更是達到了24600 cd/m2，遠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，展現出了卓越的效率穩定性。
這一成果的取得，不僅突破了純紅光鈣鈦礦LED領域長期存在的技術瓶頸，也進一步驗證了三維鈣鈦礦異質結材料在實現高效、高亮度及高穩定性LED方面的巨大潛力。這一創新性的研究為未來顯示技術的發展開辟了全新的路徑，提供了寶貴的思路和方向。
