中国科学技术大学发表最新Nature论文
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
金属卤化物钙钛矿是发光二极管（LED）的有前途的材料。利用纳米晶体/量子点、低维钙钛矿和超薄钙钛矿层在空间上限制电荷载流子，已被用于提高钙钛矿发光二极管（PeLED）的外量子效率。
然而，由于传统的钙钛矿材料中，电子和空穴（负责发光的电荷）难以有效碰撞发光，因此研究人员之前多采用“强空间限域”的方法——例如制作非常小的纳米颗粒或极薄的材料层，来提高发光效率。但这种方法导致了 LED 亮度有限且使用寿命短，通常只能持续工作数小时，很难用在实际生活中的产品中。
2025 年 6 月 11 日，中国科学技术大学肖正国教授团队在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Weakly space-confined all-inorganic perovskites for light-emitting diodes 的研究论文。
该研究在提高钙钛矿发光二极管（PeLED）寿命方面取得了重要进展，该研究提出了一种被称作“弱空间限域”的新方法，制备出了晶体颗粒更大、更耐高温的全无机钙钛矿薄膜，成功将 LED 亮度提高到 116 万尼特以上，使用寿命超过 18 万小时。
在这项最新研究中，研究团队报告了一种基于“弱空间限域”的大晶粒全无机钙钛矿晶体的替代策略。通过在钙钛矿材料里添加特定化合物（次磷酸和氯化铵）诱导溴化铯铅的成核和结晶，制备出晶体颗粒更大、缺陷更少的新型钙钛矿薄膜。这种新材料内部更加有序，避免了传统方法的小晶体所带来的缺陷问题，极大地提升了 LED 的稳定性和亮度。
图1. 不同空间限域的钙钛矿
在效率方面，该研究开发的这种新型钙钛矿 LED 的发光效率超过 22%，已经和商业化显示产品的发光效率持平，在接近 1000 mA/cm2的高电流密度下仍保持在 20% 以上，其亮度极限超过 1167000 尼特（显示屏幕的最高亮度通常在数千尼特以内）。在室温下，按照正常亮度 100 尼特计算，其使用寿命理论上超过 18 万小时，已达到商业化 LED 产品的广泛标准。
图2a. 钙钛矿LED结构;b.钙钛矿LED工作时照片;c.三种不同空间限域钙钛矿LED的亮度和效率关系曲线；d.弱空间限域钙钛矿LED寿命外推拟合曲线；e, f.目前已发表的绿光钙钛矿LED效率分别和亮度（e），寿命（f）的统计对比图
总的来说，该研究为设计高效、明亮且稳定的、可实际应用的钙钛矿发光二极管（PeLED）提供了一种新方法，该方法不仅成功克服了以往钙钛矿LED在效率和稳定性上难以兼得的技术瓶颈，更有望在未来广泛应用于高端显示屏、超高亮度照明等领域，推动 LED 技术进入一个新时代。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09137-1
原标题：《中国科学技术大学发表最新Nature论文》