中国科学技术大学成功制备高性能纯红光钙钛矿 LED

东苑

据中国科学技术大学消息，其姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡伟团队通过给发光二极管（LED）“拍片子”，找到了纯红钙钛矿 LED 性能瓶颈的原因，并成功制备出高性能纯红光钙钛矿 LED。相关研究成果于北京时间 5 月 7 日在线发表在国际学术期刊《自然》（Nature）。



▲ 钙钛矿三维异质结抑制 LED 中空穴泄漏卡通示意图
据介绍，金属卤化物钙钛矿是新一代明星半导体材料，作为 LED 中的发光层材料，具有载流子迁移率高、色彩纯度高、色域广等优势。纯红光钙钛矿 LED 作为三基色之一的光源，在未来高清显示领域极具潜力，应用前景光明，但目前存在亮度与效率难以兼顾等研究难点。中国科大研究团队主要解决了纯红光钙钛矿 LED 亮度提高时效率骤降的问题。

樊逢佳团队自主研发的给 LED“拍片子”的新手段 —— 电激发瞬态吸收光谱技术（EETA），探测 LED 内部的电子（负电）和空穴（正电），发现空穴泄漏到电子传输层是纯红光钙钛矿 LED 性能瓶颈的原因。

姚宏斌团队提出一种新的材料结构设计“三维钙钛矿异质结”有效抑制了空穴泄漏。团队在钙钛矿晶格内部插入有机分子，改变发光层晶体结构，构建了阻拦空穴离开发光层的“水坝”——“宽带隙能垒”，在实现载流子限域的同时，保持高迁移率。姚宏斌教授联合胡伟教授对这一创新型设计进行了理论结构分析，林岳教授则利用球差电镜充分验证了这一材料。



▲ 三维 CsPbI3-xBrx 钙钛矿异质结的设计与材料表征
此次中国科大团队基于“三维钙钛矿异质结”创造的纯红光钙钛矿 LED 在峰值外量子效率、最大亮度、效率滚降等方面具有国际领先水平的高性能，展现出团队创造的三维钙钛矿异质结材料在发展高效、明亮且稳定钙钛矿 LED 方面的巨大潜力。

中国科学技术大学宋永慧（博士）、李波（博士后）、王子健（博士研究生）和台晓琳（博士研究生）为本文的共同第一作者；中国科学技术大学姚宏斌教授、樊逢佳教授、林岳教授和胡伟教授为本论文的共同通讯作者。本工作得到国家自然科学基金委、科技部等基金支持。理化科学实验中心为本课题的开展提供了 SEM、PL、UV-vis、球差电镜等表征设备的支持。

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