張淑凡 科技日報記者 吳長鋒
記者7日從中國科學技術大學獲悉,該校姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡偉團隊通過給發光二極管(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。他們自主研發出給LED“拍片子”的“黑科技”——電激發瞬態吸收光譜技術(EETA),通過探測LED內部的電子(負電)和空穴(正電),發現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構設計——三維鈣鈦礦異質結,有效抑制了空穴泄漏。研究人員在鈣鈦礦晶格內部插入有機分子,改變發光層晶體結構,構建了阻攔空穴離開發光層的“水壩”——寬帶隙能壘,在實現載流子限域的同時,保持高遷移率。
研究團隊基于三維鈣鈦礦異質結開發的純紅光鈣鈦礦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。