近日，中国科学技术大学通过给发光二极管（LED）“拍片子”（），找到了纯红光钙钛矿LED性能瓶颈的原因，并成功制备出高性能纯红光钙钛矿LED。

▲钙钛矿三维异质结抑制LED中空穴泄漏示意图

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，但目前存在亮度与效率难以兼顾等研究难点。

针对纯红光钙钛矿LED亮度提高时效率骤降的问题，研究团队自主研发了给LED“拍片子”的“黑科技”——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。

EETA结果指出，更好地限域空穴、抑制其泄漏，是实现高性能纯红光钙钛矿LED的关键。

研究团队提出了一种全新的三维钙钛矿异质结设计方法，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。

研究团队对这一创新型设计进行了理论结构分析，并利用球差电镜充分验证了这一材料。

▲三维钙钛矿异质结的设计与材料表征

基于“三维钙钛矿异质结”创造的纯红光钙钛矿LED，具有国际领先水平的高性能：峰值外量子效率达到24.2%，与顶级OLED水平相当；最大亮度为24600cd/m2，相比之前报道的纯红光三维钙钛矿LED提升了三倍；器件还展现出非常低的效率滚降（发光器件在保持高亮度时，发光效率急剧下降），亮度为22670cd/m2时，器件依然具有超过10%的峰值外量子效率。

该三维钙钛矿异质结材料在发展高效、明亮且稳定的钙钛矿LED方面具有巨大潜力。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08867-6

来源：中国科学技术大学

责任编辑：王颖