中国科大团队突破纯红光钙钛矿LED核心技术

中国科学技术大学姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡伟教授团队近日在科研领域取得重要进展，成功揭示了影响纯红光钙钛矿LED性能的核心机制，并研发出具备国际领先水平的高性能纯红光钙钛矿LED器件。

金属卤化物钙钛矿作为新型半导体材料，因其优异的载流子迁移性能、出色的色彩纯度和宽广色域，在发光二极管领域展现出广阔的应用前景。其中，纯红光钙钛矿LED作为彩色显示技术中的关键组成部分，被视为下一代高清显示的重要方向。然而，如何实现高亮度与高效率的协同优化，一直是该领域面临的主要挑战。

为深入探究这一问题，研究团队自主研发了一种电激发瞬态吸收光谱技术（EETA），首次实现了对LED内部电子与空穴运动状态的动态观测。这项被形象地称为“给LED拍片子”的技术，揭示出影响器件性能的关键原因：空穴会泄露至电子传输层，从而限制整体效率和亮度的提升。

基于上述发现，姚宏斌团队提出了一种全新的“三维钙钛矿异质结”结构设计。该方案通过在钙钛矿晶格中引入有机分子，改变了发光层的晶体结构，构建出能够有效阻挡空穴泄露的“宽带隙能垒”。该结构在实现载流子高效限域的同时，也保留了材料原有的高迁移率优势。

在项目实施过程中，胡伟教授团队负责开展理论模拟与结构分析，而林岳教授团队则利用球差电镜对新材料结构进行了全面验证，为研究成果提供了坚实的支撑。

基于这一创新设计，研究团队最终成功制备出性能优异的纯红光钙钛矿LED器件。测试结果显示，该器件的峰值外量子效率（EQE）达到24.2%，已接近当前最先进OLED器件的水平；最大亮度可达24600 cd/m²，是以往报道中同类器件的三倍以上；在22670 cd/m²的高亮度下，器件仍可维持超过10%的EQE，展现出良好的效率稳定性。

这项成果不仅攻克了纯红光钙钛矿LED领域长期存在的技术瓶颈，也进一步验证了三维钙钛矿异质结材料在实现高效、高亮度及高稳定性LED方面的巨大潜力，为未来显示技术的发展提供了全新的思路和方向。