我国科学家攻克纯红光钙钛矿 LED 技术难题，成果登上《自然》

IT之家 2 月 20 日报道，南开大学今日宣布，该校化学学院教授袁明鉴、中国科学院院士陈军、研究员章炜领衔的科研团队在新型钙钛矿超高清显示技术领域取得了最新研究进展。

最新的研究成果于当地时间 19 日发表在国际顶尖期刊《自然》上，并可在IT之家获取详情（DOI:10.1038/s41586-024-08503-9）。

针对新型钙钛矿超高清显示技术中纯红光 CsPbI₃ 钙钛矿量子点材料相稳定性低的难题，研究团队提出了“外延异质结界面应力操控”策略。他们首次利用全溶液法制备钙钛矿范德华外延异质结，成功克服了材料稳定性和器件性能的双重挑战，研发出了高效率和高稳定性兼备的纯红光钙钛矿LED，为下一代超高清显示技术提供了重要技术支持，标志着该领域取得重大突破。

钙钛矿材料具有高荧光量子产率、高色纯度、广色域等优势，被视为下一代超高清显示技术的理想材料之一。纯红光钙钛矿LED对于满足Rec. 2100超广色域标准的下一代超高清显示系统至关重要。然而，长期以来，纯红光钙钛矿LED一直面临材料稳定性低的问题。

CsPbI3 钙钛矿量子点具有可调带隙发光特性，是纯红光钙钛矿LED的理想材料。然而，CsPbI₃ 钙钛矿的本征相稳定性较差，易发生相转变，导致在室温下几乎无法稳定存在。团队通过研究亚稳态CsPbI₃ 钙钛矿量子点相变机制，开发了新策略，实现了高效率和高稳定性兼备的纯红光钙钛矿LED，推动钙钛矿发光材料在超高清显示应用中的发展成为必然。

袁明鉴教授、陈军院士、章炜研究员领导的科研团队长期专注于高性能半导体光电转换材料及器件研究。通过晶格应力操控实现钙钛矿局部晶格扭曲，可显著增强亚稳态钙钛矿材料的相稳定性。研究团队利用配体分子结构设计调控，首次采用全溶液法原位制备钙钛矿范德华外延异质结，改善了钙钛矿量子点相稳定性。透射电镜表征和密度泛函理论研究揭示了钙钛矿外延异质结构的界面应力对钙钛矿量子点晶格的调控机制。

研究结果显示，界面应力引起的晶格扭曲有效抑制了CsPbI₃ 钙钛矿量子点的相变，提升了材料的稳定性。得到的CsPbI₃ 钙钛矿量子点导电薄膜具有优异的稳定性和光电性能，该团队成功开发了世界一流性能和稳定性的纯红光钙钛矿LED，解决了该领域长期存在的问题。

这项研究跨越化学、材料、物理、半导体器件等多个学科领域，利用透射电镜结构表征技术实现了钙钛矿范德华外延异质结的新物质创新，攻克了纯红光钙钛矿LED核心材料稳定性难题，具有推动超高清显示产业技术创新的潜力。

南开大学牵头，与北京师范大学、香港大学、洛桑联邦理工学院、沙特国王大学等8家国内外机构合作完成了这项工作，南开大学是论文的第一完成单位和唯一通讯单位。

化学学院博士研究生韦科妤、周峒，特聘研究员姜源植为该论文的共同第一作者。袁明鉴教授、陈军院士和章炜研究员为通讯作者。袁明鉴教授负责整体材料与器件设计，陈军院士负责分子结构设计和表征平台建设，章炜研究员负责透射电镜表征工作。

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