【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】鹵化物鈣鈦礦憑借優(yōu)異的光電性能和溶液加工潛力，正成為下一代顯示與照明技術(shù)的強力候選者。然而，在鈣鈦礦發(fā)光二極管(PeLEDs)的“三原色”拼圖中，藍光器件始終是短板。尤其是全溴體系藍光PeLEDs，受限于材料穩(wěn)定性差、缺陷密度高和相分布不均等，其外量子效率(EQE)長期難以與紅光、綠光器件比肩。有機配體工程被認為是提升藍光PeLEDs性能的關(guān)鍵路徑，但絕大多數(shù)研究聚焦于配體的電子效應(yīng)(如取代基調(diào)控)或配位效應(yīng)(如多雜原子協(xié)同)，而配體自身的空間構(gòu)型如何影響鈣鈦礦結(jié)晶、缺陷鈍化和載流子行為，卻鮮有系統(tǒng)探討。
 

　　針對這一盲區(qū)，西安交通大學吳朝新、袁方團隊設(shè)計并合成了兩種化學組成幾乎相同、但空間構(gòu)型截然不同的共軛配體：苯甲酮肟(BPO)和9?芴酮肟(FRO)。BPO的兩個苯環(huán)因位阻排斥而呈扭轉(zhuǎn)構(gòu)象，二面角達70.16°；而FRO的兩個苯環(huán)被單鍵橋連，形成剛性平面結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RO的平面化構(gòu)型顯著增強了π電子離域，使其與鈣鈦礦晶格之間的弱相互作用更為均勻、緊密。密度泛函理論(DFT)計算揭示了一個有趣的補償效應(yīng)：BPO因扭轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致電子局域化，其偶極矩較大，雖然強化了N-Pb配位鍵，但僅有一個苯環(huán)能有效參與π?鈣鈦礦作用；而FRO雖偶極矩較小，但平面共軛使得兩個苯環(huán)同時提供多個吸附位點，彌補了配位鍵的減弱，最終實現(xiàn)更全面的缺陷鈍化和相分布優(yōu)化。實驗結(jié)果表明，基于FRO摻雜的準二維全溴藍光PeLEDs，發(fā)射峰位于487 nm，峰值EQE達到15.25%，遠優(yōu)于原始器件的8.20%和BPO基器件的11.06%。同時，該器件在3.6 V至8.8 V寬電壓范圍內(nèi)光譜漂移僅1.07 nm，工作壽命也顯著延長。尤為關(guān)鍵的是，DFT計算表明，BPO分子吸附于鈣鈦礦表面后，其苯環(huán)二面角減小了11.35°。這一直接的、定量化的證據(jù)，首次明確證實了π鍵弱相互作用足以改變分子空間構(gòu)型，不可忽略。該工作不僅將配體設(shè)計從“電子效應(yīng)”拓展至“空間構(gòu)型效應(yīng)”新維度，也揭示了通過調(diào)控配體平面性來協(xié)同提升效率與穩(wěn)定性的可行路徑，為鈣鈦礦光電器件的分子工程提供了新的認知維度和實踐范例。
 

　　該工作以“具有離域π電子的平面化共軛配體用于純溴藍光鈣鈦礦發(fā)光二極管”(Planarizing Conjugated Ligands with Delocalized π Electrons for All-Bromine Blue Perovskite Light?Emitting Diodes)為題，近期發(fā)表于國際頂級期刊《美國化學學會能源快報》(ACS Energy Letters 2026；影響因子17.5)。課題組博士生賀帥旗為第一作者，袁方副教授和吳朝新教授為共同通訊作者。西安交通大學為第一作者單位和通訊作者單位。該工作得到了國家自然科學基金(12374381, 12474409, 62275213)、陜西省自然科學基礎(chǔ)研究計劃(2025JC-JCQN-076)的資助，論文測試表征得到了西安交通大學大型儀器設(shè)備共享測試中心支持。吳朝新教授團隊長期從事新型半導(dǎo)體材料的“電-光”與“光-電”物理機制及其器件應(yīng)用如發(fā)光二極管、太陽能電池、光電探測器等方面研究。
 

　　引用：西安交大吳朝新、袁方團隊在純溴藍光鈣鈦礦發(fā)光二極管領(lǐng)域取得新進展 西安交通大學 【引用時間：2026年7月15日】