钙钛矿发光二极管（PeLEDs）凭借色纯度高、可低成本溶液加工等优势，在下一代高清显示、智能可穿戴设备、健康监测系统等领域拥有广阔应用前景。目前绿光PeLEDs的外量子效率已达到较高水平，但如何同时实现高壁插效率与长周期工作稳定性，仍是绿光PeLEDs器件迈向实际应用面临的核心难题。具有大空间位阻的长链有机阳离子在调控纳米晶生长时，过量掺杂容易诱导杂相生成，残留有机组分易发生分解；强限域量子点体系则存在离子迁移严重、热稳定性差、俄歇复合显著等问题，制约器件综合性能提升。
近日，我校物理与能源学院陈大钦教授课题组在PeLEDs研究方向取得新进展。研究团队针对PeLEDs高壁插效率与长期运行稳定性难以兼顾的关键瓶颈，发展弱限域钙钛矿纳米晶薄膜原位制备策略。通过降低大体积有机阳离子占比增大纳米晶晶粒尺寸，使薄膜进入弱量子限域区间；在此基础上引入小分子盐三氟乙酸锂（LiTFA）调控结晶行为，实现多重钝化，有效降低表面缺陷态密度，削弱电子‑声子耦合强度。该小分子盐可发挥多重调控作用：羧基与不饱和Pb2+配位抑制卤空位形成，氟基团通过氢键稳定有机阳离子，Li+束缚可迁移卤离子、阻断离子迁移通道，同时降低晶界密度，改善薄膜热与结构稳定性。
得益于晶粒调控与缺陷钝化的协同效应，优化后的弱限域L‑PNCs纳米晶薄膜兼具高发光效率与极窄发光线宽。基于该薄膜构筑的PeLEDs实现1.8V的低开启电压，峰值WPE可达28.7%，电致发光半峰宽仅17.6nm，色纯度优异，器件最大亮度达到75060cdm-2。在外推初始亮度100cdm-2条件下，器件T50工作寿命超过10000小时，较对照小尺寸纳米晶器件寿命提升近3倍。该研究证明弱限域钙钛矿纳米晶工程能够协同优化器件效率、稳定性、亮度与色纯度，为开发面向低功耗应用的高性能PeLEDs提供了可行技术方案。
相关研究成果以“Weakly Confined Perovskite Nanocrystal Films for Energy‑Efficient Electroluminescence Devices”为题，发表于《Nano Letters》。福建师范大学为论文第一完成单位，物理与能源学院王志斌副教授、硕士研究生吴熙明为论文共同第一作者，陈大钦教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目支持。
基于不同纳米晶尺寸的钙钛矿薄膜示意图及器件性能对比
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c03763
（物理与能源学院）