相当于顶级OLED!中国科技大学成功制备了高性能纯红光钙钛矿LED

近日，中国科技大学姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡伟教授队伍取得重大科研突破，成功揭露了纯红光钙钛矿LED的性能瓶颈机制，并开发了具有国际领先水平的高性能纯红光钙钛矿LED设备。

作为新一代明星半导体材料，金属卤化物钙钛矿在LED亮层材料领域表现出巨大的潜力，因为其优异的载流子迁移率、高色纯度和宽色域。其中，纯红光钙钛矿LED被称为未来超清显示领域的核心技术，作为显示三种基色之一，但长期以来存在亮度和效率难以兼顾的技术问题。

研究小组通过自主研发的电激发暂态吸收光谱技术(EETA)，首次实现了对LED内部电子和空穴运动状态的实时观察。这项创新技术被称为“为LED拍照”，揭示了制约纯红光钙钛矿LED性能的重要因素是空穴泄漏到电子传输层。

针对这一发现，姚宏斌团队创新性地提出了“三维钙钛矿异质结”的材料结构设计。通过将有机分子插入钙钛矿晶格，团队成功改变了发光层晶体结构，构建了能有效阻挡空穴泄漏的“宽带间隙能垒”。这种设计不仅实现了载流子的有效限制，而且保持了材料的高迁移率。在研究过程中，胡伟教授的团队负责理论结构分析，而林岳教授的团队则通过球差电镜充分验证了材料。

基于这种创意设计，团队成功制备了性能优异的纯红光钙钛矿LED装置。测试数据显示，量子效率在装置峰值之外(EQE)与顶级OLED相当，达到24.2%;最大亮度为24600 cd/m²，是纯红光三维钙钛矿LED的三倍;22670 cd/m²在高亮度下，设备仍然可以保持超过10%的EQE，显示出优异的效率稳定性。

这项研究不仅解决了纯红光钙钛矿LED领域的关键科学问题，而且展示了三维钙钛矿异质结材料在R&D高效、高亮度、稳定钙钛矿LED方面的巨大应用潜力，为新一代显示技术的发展开辟了新的道路。