登上自然！中国科大牵手剑桥大学实现三高近红外钙钛矿LED问世

　　来源：【中安在线】
　　中安在线、中安新闻客户端讯钙钛矿材料因其具有优异的光电特性在发光二极管（LED）、太阳能电池、光电探测器和激光器等光电器件领域展示了巨大的应用潜力。近日，中国科学技术大学崔林松教授课题组与剑桥大学NeilC。Greenham教授团队合作，实现了兼具高亮度、高效率和高稳定性的近红外钙钛矿发光二极管，器件的最大外量子效率高达23。8，最大辐射亮度达到663瓦特（球面度平方米），器件预期寿命可达5万小时以上，器件性能达到国际领先水平，解决了该领域重要难题。3月16日，相关研究成果发表于《自然》杂志。
　　崔林松教授（中）课题组成员合影（周欣宇摄）
　　崔林松介绍，发光亮度、外量子效率和稳定性是决定钙钛矿LED走向商业化应用的关键指标。然而，目前报道的大多数近红外钙钛矿LED总是存在高亮度时效率太低、高效率下亮度太低的矛盾。如何在高亮度的同时保持高效率和高稳定性是钙钛矿LED领域亟需解决的难题，也是制约其商业化应用的关键技术瓶颈。
　　在此次研究中，研究团队设计开发了一种多功能分子稳定剂2（4甲砜基苯基）乙胺（MSPE），用来精准调控钙钛矿材料的光电性能、晶体结构和形态学性质，大幅提升钙钛矿LED在高亮度下的效率和稳定性。一方面，MSPE通过氢键和配位键与钙钛矿中的组分相互作用，有效调控钙钛矿的结晶生长过程，提高了薄膜的结晶性和晶粒的规整性，并实现对钙钛矿表界面缺陷有效钝化，大幅提升钙钛矿薄膜的发光效率和发光均一性；另一方面，MSPE分子间通过氢键诱导形成自组装结构，抑制了传输层界面低能态的形成，消除了传输层界面对钙钛矿材料发光的淬灭。
　　得益于MSPE对钙钛矿和传输层界面的协同钝化效应，研究人员实现了高亮度、高效率和高稳定性的近红外钙钛矿LED。器件峰值外量子效率高达23。8，并且在1000毫安平方厘米的电流密度下，器件的外量子效率仍能超过10，表现了超高的效率稳定性。在脉冲工作模式下，当电流密度高达4000毫安平方厘米时，此时器件的外量子效率仍超过16，并且辐射亮度达到3200瓦特（球面度平方米），器件预期寿命可达5万小时以上，在当前外量子效率超过20的近红外钙钛矿LED中辐射亮度和稳定性都处于领先水平。
　　崔林松表示：在高亮度下，实现高效稳定的钙钛矿LED是迈向商业化的关键一步，有望在未来进一步实现钙钛矿电泵浦激光器中展示出巨大潜力。
　　审稿人评价该项工作：团队设计开发了新颖的多功能分子稳定剂，制备了有史以来综合性能最优近红外钙钛矿LED，这些结果令人印象深刻，引起该领域研究人员的极大兴趣。（王敏记者汪乔实习生杜信云）
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