北京
锡基钙钛矿LED的寿命瓶颈被打破
8月28日，厦门大学材料学院解荣军教授团队联合复旦大学王利新教授团队，在无铅钙钛矿发光二极管研究中取得重要进展。这项成果首次阐明了锡基钙钛矿CsSnI₃在电场作用下发生电化学氧化是导致LED发光衰减的关键机制。
研究团队提出了晶格掺杂与表面钝化协同的调控策略，显著提升了钙钛矿薄膜的结构稳定性及光电性能。最终制备出的锡基钙钛矿LED，峰值外量子效率达到21.2%，在初始辐亮度7.1 W·sr⁻¹·m⁻²条件下，T50工作寿命突破900小时。相关研究成果于27日发表在国际期刊《科学》上。
失效根源：载流子注入失衡引发的电化学氧化
近红外锡基钙钛矿LED具备低毒性、溶液可加工及低成本等优势，在光通信、夜视成像、数据存储和生物医学检测等领域应用前景广阔。但长期以来，二价锡离子极易发生氧化、锡基钙钛矿结晶过程难调控等材料本身特性，导致器件发光效率与稳定性落后于铅基钙钛矿LED和传统量子点LED，制约其落地应用发展。
为破解这一难题，研究团队系统分析了电场下锡基钙钛矿薄膜的结构变化、锡离子价态变化以及器件发光衰减过程。他们发现，器件失效的根本原因是载流子注入失衡引发的电化学氧化。当器件通电工作时，内部会堆积过多的导电载流子，再叠加材料本身固有的导电特性，双重因素共同作用导致二价锡发生不可逆转的氧化，进而造成晶体结构改变，发光性能退化，引发器件发光效率骤降。
协同策略同时提升效率与稳定性
基于此项发现，研究人员采用晶格掺杂结合表面钝化的协同策略，稳固钙钛矿晶体结构，改善载流子运输并抑制了非辐射跃迁。这一策略直接作用于失效机制的核心环节，既缓解了电场下的氧化问题，也提升了器件的光电转换表现。
从结果看，该器件峰值外量子效率达21.2%，工作寿命突破900小时，两项指标均较此前锡基钙钛矿LED有明显提升。对于长期受制于稳定性不足的无铅钙钛矿路线来说，这一进展为其在近红外光源领域的实际应用提供了新的可能性。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
