近日，中國科學技術大學的研究團隊在國際學術期刊《自然》上發表了一項關于純紅光鈣鈦礦發光二極管（LED）的重要研究成果。該研究由姚宏斌、樊逢佳、林岳和胡偉教授領導，成功揭示了制約純紅光鈣鈦礦LED性能的關鍵因素，并據此制備出了高性能的純紅光鈣鈦礦LED。
鈣鈦礦作為一種新興的半導體材料，在LED領域展現出巨大的潛力。特別是在純紅光鈣鈦礦LED方面，其高色彩純度、廣色域等特點使其成為未來高清顯示技術的有力競爭者。然而，如何在提高亮度的同時保持高效率，一直是制約純紅光鈣鈦礦LED發展的難題。
為了攻克這一難題，樊逢佳團隊開發了一種名為電激發瞬態吸收光譜技術（EETA）的新方法，該技術能夠深入探測LED內部的電子和空穴行為。通過這一技術，研究團隊發現空穴泄漏到電子傳輸層是導致純紅光鈣鈦礦LED性能瓶頸的主要原因。
針對這一問題，姚宏斌團隊提出了一種創新的材料結構設計——三維鈣鈦礦異質結。該設計通過在鈣鈦礦晶格中插入有機分子，改變了發光層的晶體結構，構建了一道有效的“水壩”，即寬帶隙能壘，以阻止空穴泄漏。這一設計不僅實現了載流子的限域，還保持了高遷移率，從而顯著提升了LED的性能。
研究團隊通過這一創新設計，成功制備出了在峰值外量子效率、最大亮度和效率滾降等方面均達到國際領先水平的純紅光鈣鈦礦LED。這一成果不僅展示了三維鈣鈦礦異質結材料在高效、明亮且穩定鈣鈦礦LED方面的巨大潛力，也為未來高清顯示技術的發展提供了新的可能。
林岳教授利用球差電鏡對這一創新材料進行了充分的驗證，而姚宏斌教授和胡偉教授則對材料結構進行了深入的理論分析。這些工作共同構成了此次研究成果的堅實基礎。
此次研究得到了國家自然科學基金委、科技部等機構的支持，理化科學實驗中心也為課題的開展提供了必要的表征設備支持。中國科學技術大學的宋永慧、李波、王子健和臺曉琳作為共同第一作者，為這項研究做出了重要貢獻。
