2月20日,南开大学化学学院教授袁明鉴、中国科学院院士陈军及研究员章炜领衔的科研团队在《自然》(Nature)发表了该团队最新的重大科研成果。在新型钙钛矿超高清显示技术领域取得了突破性进展,成功攻克了纯红光钙钛矿LED技术难题,研发出兼具高效率与高稳定性的纯红光钙钛矿电致发光器件(LED)。这一成果不仅标志着我国在钙钛矿显示技术领域的领先地位,也为全球超高清显示技术的发展注入了新的动力。

钙钛矿材料因其荧光量子产率高、色纯度高、色域广等独特优势,被视为下一代超高清显示技术的理想材料。然而,纯红光钙钛矿LED长期受困于材料稳定性差的难题。特别是纯红光三碘化铅铯(CsPbI3)钙钛矿量子点,尽管具有尺寸依赖的可调带隙发光,是实现纯红光钙钛矿LED的理想材料,但其本征相稳定性较差,室温下易发生相转变,转化为非光学活性相,导致器件性能不稳定。

针对这一世界性难题,研究团队提出了“外延异质结界面应力操控”策略,并首次利用全溶液法实现了钙钛矿范德华外延异质结的大面积原位可控制备。这一创新方法不仅突破了材料稳定性与器件性能的双重瓶颈,还成功研发出高效率与高稳定性兼备的纯红光钙钛矿LED。研究团队通过配体分子结构设计调控,结合球差校正透射电镜表征与密度泛函理论研究,揭示了钙钛矿外延异质结构的界面应力对钙钛矿量子点晶格结构的调控机制。研究表明,界面应力诱导的晶格扭曲可以有效抑制CsPbI3钙钛矿量子点的相转变过程,显著提升材料的稳定性。

此次研究立足化学基础学科,汇聚了材料、物理、半导体器件等多学科力量,由南开大学主导,并联合北京师范大学、香港大学、洛桑联邦理工学院、沙特国王大学等8家国内外机构共同完成。这一突破性成果不仅解决了纯红光钙钛矿LED材料稳定性差的关键问题,还为下一代超高清显示技术的发展提供了关键技术支撑。

随着技术的进一步成熟,纯红光钙钛矿LED有望在不久的将来广泛应用于电视、手机、虚拟现实设备等显示终端,为用户带来更加绚丽、真实的视觉体验。这一成果不仅展示了我国在钙钛矿显示技术领域的创新能力,也为全球超高清显示产业的发展开辟了新的道路。