一、南開能紅牛【科學背景】

鈣鈦礦發光二極管（PeLED）已成為下一代超高清顯示器的大學有前景的候選者。目前已經在外部量子效率（EQE）超過20%的最新綠色和紅外發射PeLED方面取得了巨大進展。然而，高性光迄今為止，材料純紅色PeLED（<640 nm）的南開能紅牛器件性能和相應的顏色穩定性仍然不理想。開發高效穩定的大學窄線寬純紅色PeLED，特別是最新其電致發光峰值集中在630 nm以獲得更寬的色域，仍然是高性光一個巨大的挑戰。CsPbI₃量子點表現出尺寸依賴的材料光學特性，因此被認為是南開能紅牛實現高效、穩定的大學純紅色包晶發光二極管（PeLEDs）的最有希望的候選材料。然而，最新超小CsPbI₃QDs 在組裝成導電薄膜時要保持其溶液相特性具有挑戰性，高性光這極大地阻礙了它們在器件中的材料應用。

二、【創新成果】

近期，南開大學袁明鑒教授、陳軍院士、章煒研究員等人在Nature上發表了題為“Perovskite heteroepitaxy for high-efficiency and stable pure-red LEDs”的論文，報告了一種原位沉積穩定超小CsPbI₃QD導電固體的方法，即構建CsPbI₃QD/準二維（quasi-2D）包晶異質外延。異質界面上排列整齊的周期性邊緣配體陣列在CsPbI₃QD的臨界層厚度上引發了大量的八面體傾斜，從而提高了傾斜CsPbI₃和δ-CsPbI₃之間的吉布斯自由能差，導致CsPbI₃QD的熱力學穩定。通過這種方法，研究人員制造出穩定的CsPbI₃QD導電薄膜，其發射光線可調，覆蓋從600 nm到710 nm的整個紅色光譜區域。本研究報道的純紅色PeLED得電致發光窄峰值集中在630 nm，符合超高清顯示冠軍器件的認證外部量子效率為24.6%，半衰期為6330分鐘，是迄今為止報道的最高效、最穩定的純紅色PeLED之一。此外，該方法還與大面積制造兼容，使1 cm²的PeLED在630 nm波長下表現出20.5%的最佳外部量子效率。

圖1? CsPbI₃量子點單邊外延的合成? 2025 Springer Nature

圖2? 去外延薄膜中的準2D/CsPbI₃QD/準二維鈣鈦礦異質外延? 2025 Springer Nature

圖3? 八面體傾斜? 2025 Springer Nature

圖4? 基于CsPbI₃QD去外延薄膜的純紅色PeLED性能和操作穩定性? 2025 Springer Nature

三、【科學啟迪】

綜上，本研究開發了一種原位沉積穩定超小CsPbI₃QD導電固體的方法，即構建CsPbI₃QD/準二維（quasi-2D）包晶異質外延。異質界面上排列整齊的周期性邊緣配體陣列在CsPbI₃QD的臨界層厚度上引發了大量的八面體傾斜，從而提高了傾斜CsPbI₃和δ-CsPbI₃之間的吉布斯自由能差，導致CsPbI₃QD的熱力學穩定。由此產生的冠軍器件的峰值波長為630 nm（符合Rec.2100色彩標準），經認證的EQE為24.6-25.6%，亮度高達~11689 cdm^-2。在~100 cdm^-2下，器件的半衰期（T₅₀）達到~6330分鐘（超過100小時）。此外，該方法還與大面積制造兼容，使1 cm²的PeLED在630 nm波長下表現出20.5%的最佳外部量子效率。

原文詳情：Perovskite heteroepitaxy for high-efficiency and stable pure-red LEDs (Nature2025, DOI: 10.1038/s41586-024-08503-9)

本文由賽恩斯供稿。