本报讯（记者王敏）近日，中国科学技术大学教授崔林松课题组与英国剑桥大学教授Neil C. Greenham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（LED）。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。相关研究成果近日发表于《自然》。

“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领域亟须解决的难题，也是制约其商业化应用的关键技术瓶颈。”崔林松介绍。

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，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%，表现出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，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。”

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05792-4

《中国科学报》 (2023-03-23 第1版 要闻)

https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2023/3/373763.shtm