【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】8月28日，廈門大學(xué)材料學(xué)院解榮軍教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)王利新教授團(tuán)隊(duì)，在無鉛鈣鈦礦發(fā)光二極管(LED)研究中取得重要進(jìn)展。該研究首次闡明了錫基鈣鈦礦CsSnI?在電場(chǎng)作用下發(fā)生電化學(xué)氧化是導(dǎo)致LED發(fā)光衰減的關(guān)鍵機(jī)制，提出了晶格摻雜與表面鈍化協(xié)同的調(diào)控策略，顯著提升了鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及光電性能，成功制備出了高效率(EQE > 20%)、長(zhǎng)工作壽命(初始輻亮度7.1 W·sr?¹·m?²時(shí)，T50> 900小時(shí))的錫基鈣鈦礦LED。該成果為高性能無鉛鈣鈦礦光電器件的理性設(shè)計(jì)提供了重要的理論支撐與技術(shù)路徑。相關(guān)研究成果以“High-efficiency, long-lived lead-free perovskite light-emitting diodes”為題發(fā)表于Science期刊。
 

　　近紅外CsSnI?鈣鈦礦LED兼具低毒性、溶液可加工性及低成本等優(yōu)勢(shì)，在光通信、夜視成像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用潛力。然而，Sn²?極易氧化且CsSnI?結(jié)晶動(dòng)力學(xué)難以調(diào)控，導(dǎo)致CsSnI?薄膜中非輻射復(fù)合嚴(yán)重，其電致發(fā)光效率與工作穩(wěn)定性明顯低于傳統(tǒng)量子點(diǎn)LED(QLED)及鉛基鈣鈦礦LED(PeLED)。盡管有研究表明前驅(qū)體還原劑引入與表面配體鈍化等策略可在一定程度上抑制Sn²?氧化、減少缺陷并提升器件性能，但仍遠(yuǎn)未滿足實(shí)際應(yīng)用要求。尤為關(guān)鍵的是，現(xiàn)有研究多聚焦于錫基鈣鈦礦的前驅(qū)體化學(xué)與成膜過程，尚未厘清在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)演化及與器件發(fā)光衰減的構(gòu)效關(guān)系。
 

　　為此，研究團(tuán)隊(duì)揭示了在電場(chǎng)作用下CsSnI?鈣鈦礦薄膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)演化、Sn²?/Sn??價(jià)態(tài)動(dòng)態(tài)分布及其發(fā)光衰減規(guī)律，闡明了CsSnI?鈣鈦礦LED在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下發(fā)光衰減的本質(zhì)機(jī)制源于載流子注入失衡誘發(fā)的電化學(xué)氧化反應(yīng)。具體而言，LED器件工作過程中，CsSnI?薄膜因空穴過度累積與其本征p型特性協(xié)同作用，觸發(fā)了Sn²?不可逆氧化，導(dǎo)致晶相由CsSnI?逐步轉(zhuǎn)變?yōu)镃s?SnI?。該相變過程伴隨高密度空位及針孔缺陷的生成，顯著增強(qiáng)了非輻射復(fù)合，從而引發(fā)了LED發(fā)光效率的驟降。
 

　　基于上述機(jī)制認(rèn)知，研究團(tuán)隊(duì)提出了晶格摻雜與表面鈍化協(xié)同的調(diào)控策略，通過穩(wěn)定CsSnI?晶格、抑制非輻射復(fù)合及平衡載流子注入與輸運(yùn)，成功構(gòu)筑了性能優(yōu)異的近紅外錫基鈣鈦礦LED。所獲器件峰值外量子效率達(dá)21.2%，峰值輻亮度為195.8 W·sr?¹·m?²；在初始輻亮度7.1 W·sr?¹·m?²下，工作半衰期(T50)達(dá)920.5小時(shí)。該結(jié)果表明，近紅外錫基鈣鈦礦LED在保持環(huán)境友好優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，光電性能取得了實(shí)質(zhì)性突破，可為光通信、生物醫(yī)學(xué)成像等應(yīng)用領(lǐng)域提供新型近紅外光源。
 

　　廈門大學(xué)材料學(xué)院為論文第一通訊單位，廈門大學(xué)材料學(xué)院2021級(jí)博士生白雯昊為論文第一作者，廈門大學(xué)材料學(xué)院解榮軍教授、宣曈曈助理教授和復(fù)旦大學(xué)王利新教授為論文通訊作者。該項(xiàng)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、福建省自然科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃、福建省優(yōu)秀博士后支持專項(xiàng)、中國(guó)博士后科學(xué)基金以及中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)的資助。
 

　　引用：我校解榮軍教授團(tuán)隊(duì)在Science發(fā)表重要研究進(jìn)展 廈門大學(xué) 【引用時(shí)間：2026年8月28日】