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仪表网 研发快讯】近日，清华大学化学系王朝晖教授与马冬昕副教授团队在钙钛矿深蓝光二极管研究领域取得关键进展。该团队开发出一种新型二维钙钛矿单晶薄膜的可控制备策略，成功制作出发光波长位于419纳米的深蓝光二极管。
这项研究成果于12月10日发表于国际权威期刊《科学·进展》，为深蓝光钙钛矿器件的开发提供了创新性解决方案。
01 材料优势与现实困境
钙钛矿材料作为新一代光电材料之星，在
发光二极管领域展现出非凡潜力。这类材料不仅具有优异的光电特性，还具备可溶液加工的独特优势。
在色纯度、荧光量子产率及发光波长可调性方面，钙钛矿表现尤为突出。目前，通过混合卤素与构建准二维结构两种策略，天蓝光区域钙钛矿器件的发光效率已突破25%，显示出良好发展态势。
然而在波长更短的深蓝光波段，情况却截然不同。深蓝光器件的发展遭遇双重瓶颈：混卤策略面临严重的相分离问题，而准二维结构则受限于自身无序性。
这些结构性问题导致深蓝光器件的效率与亮度远低于天蓝光器件，成为制约钙钛矿在全彩显示与照明应用中发展的关键技术难题。
02 技术创新突破
面对深蓝光波段的研发困境，清华研究团队独辟蹊径地转向单晶薄膜策略。他们开发出一种创新的空间限域法，实现了二维钙钛矿PEA?PbBr?单晶薄膜的可控制备。
与传统的多晶薄膜相比，单晶薄膜具有高度有序的晶体结构和极少的晶界缺陷。研究团队成功获得了大面积、长程有序的高质量单晶薄膜，为深蓝光发射提供了理想平台。
这种单晶薄膜的缺陷密度极低，仅有6.9×10¹?cm?³，而表面粗糙度更是低至109皮米，几乎达到原子级平整度。
如此高质量的材料特性，有效抑制了非辐射复合和电声耦合效应，使材料的光致发光量子产率高达48%，为高效深蓝光发射奠定了坚实基础。
03 器件性能表现
基于这种高质量单晶薄膜，研究团队成功构筑了深蓝光发光二极管。测试结果显示，器件发光峰精准位于419纳米，完全符合深蓝光
标准。
在性能方面，这款深蓝光二极管外量子效率达到0.19%，亮度高达179 cd/m²，在同类深蓝光钙钛矿器件中表现优异。
虽然这一效率数值与天蓝光器件相比仍有差距，但已是深蓝光波段的重要突破。更为重要的是，这项研究证明了钙钛矿单晶薄膜作为深蓝光活性层的巨大潜力。
实验结果表明，通过材料质量的提升和结构设计的优化，钙钛矿深蓝光二极管完全有能力实现高效率和高亮度的双重目标。
04 研究意义与价值
这项研究的科学价值不仅在于实现了深蓝光发射，更在于提供了一种可控制备高质量钙钛矿单晶薄膜的创新方法。
空间限域法的成功开发，为低维钙钛矿材料的制造提供了全新思路，有望推动整个领域向更高质量材料体系发展。
从应用角度看，深蓝光是实现全彩显示与高品质白光照明的关键组成部分。缺少高效、稳定的深蓝光源，钙钛矿材料在显示与照明领域的应用将始终受限。
这项突破性研究为钙钛矿在显示技术中的应用扫除了一个重要障碍，使钙钛矿有望成为下一代显示技术的核心发光材料。
05 未来发展方向
尽管取得了重要进展，但钙钛矿深蓝光二极管的研究仍处于早期阶段。外量子效率的进一步提升和器件稳定性的改善将是未来研究的重点方向。
研究团队表示，通过进一步优化单晶薄膜质量、改进器件结构和界面工程，深蓝光钙钛矿器件的性能有望实现更大突破。
同时，这项研究也为探索其他波段的钙钛矿单晶薄膜器件提供了宝贵经验。从深蓝光扩展到蓝绿光、绿光等波段，单晶薄膜策略可能带来一系列性能突破。
随着制备工艺的不断成熟和成本控制的逐步优化，基于钙钛矿单晶薄膜的发光器件有望从实验室走向实际应用。
这项研究的突破性不仅在于技术细节，更在于它改变了深蓝光钙钛矿器件的研究范式。从追逐复杂的组分调控到回归材料本质，清华团队通过提升材料质量这一根本途径，成功突破了深蓝光波段的效率瓶颈。
当钙钛矿单晶薄膜在电流驱动下发出纯净的深蓝光，它不仅照亮了实验设备，更照亮了钙钛矿材料在未来显示与照明领域的广阔前景。这项研究如同一把钥匙，开启了通往高效、稳定钙钛矿深蓝光器件的大门，为下一代光电技术的发展注入了新的活力。
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