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什么是金属卤化物钙钛矿？

金属卤化物钙钛矿是新一代明星半导体材料，作为LED中的发光层材料，具有载流子迁移率高、色彩纯度高、色域广等优势。纯红光钙钛矿LED作为三基色之一的光源，在未来高清显示领域极具潜力，应用前景光明，但目前存在亮度与效率难以兼顾等研究难点。

近日，深圳理工大学成会明院士、白杨、Haoran Wang团队在顶级期刊ACS Nano上发表研究成果，成功制备出超稳定、高效率的纯红色γ-CsPbI3纳米片，并基于此开发出性能卓越的红光LED器件，其色彩精准匹配国际照明委员会（CIE）最高显示标准（Rec.2020）。

论文上线截图

该研究为解决纯红光钙钛矿材料稳定性与效率难题提供了全新思路，为下一代超高清、广色域显示技术奠定了关键材料基础。

团队瞄准了极具潜力的发光材料——CsPbI₃纳米片。它天生具备发出理想纯红光的潜力（波长~646 nm），但其光学活性的立方相（黑相）在常温下不稳定，极易坍塌转变成不发光的黄相，丧失应用价值。研究发现，在三种黑相（α, β, γ）中，γ 相具有最低的形成能和最低的表面自由能，是室温下最稳定的钙钛矿相。由于结晶动力学难以控制，其直接形成较为困难。

团队独辟蹊径，巧妙地利用两种特殊“分子工具”（配体）——二甲基亚砜（DMSO）和N,N’-二甲基丙烯脲（DMPU）——的有效表面配位策略，以精确调控γ-CsPbI₃ NPLs的生长。通过双配体协同效应，不仅实现了结构稳定，更有效钝化了表面缺陷，让能量高效转化为纯净红光。

这种创新方法制备出的γ-CsPbI₃纳米片展现出惊人性能：

1

近完美发光效率：其光致发光量子产率（PLQY）接近100%，意味着几乎将所有吸收的光能转化为纯净红光，损耗极低。

2

卓越的热稳定性和光稳定性：在80 °C下经405 nm激光长时间照射时仍展现出独特的强光致发光强度。

凭借这些优势，制造出的颜色稳定的钙钛矿 LED器件效率高达12.43%，是目前CsPbI₃纳米片基LED器件的记录效率。

这项研究不止是实验室里的突破，更有可能改变我们的日常生活，点亮超高清显示新时代！比如，将为手机、电视、VR/AR设备提供色彩更纯净、更鲜艳、更稳定的纯红色发光解决方案，极大提升视觉体验；为特种照明、信号显示等领域提供高性能、长寿命的红色光源；为设计开发其他高性能、高稳定性的功能材料（如光电、催化材料）提供了崭新思路和强大工具（点击文末“阅读原文”查看论文详情）。

来源：材料科学与能源工程学院

责编：龚琬淇

审校：朱莹、张吟越、王之康

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