钙钛矿量子点发光二极管(QLED)在过去几年中取得了令人瞩目的进展，实现了超过25%的外部量子效率(EQEs)。然而，由于量子点纯化过程中不可避免地产生缺陷进而引发场致离子迁移，钙钛矿QLEDs的工作稳定性仍然滞后，阻碍了其在高清显示和精准生物治疗领域的进一步发展。
对于钙钛矿量子点，表面配体(如油胺、油酸)起到保护和限制的双重作用。通常，研究人员会使用极性溶剂以清洗多余的配体，以获得配体密度合理的量子点。然而，与卤素原子结合的部分配体不可避免会被去除，导致量子点表面产生卤素空位或不配位的Pb2+，这将作为表面缺陷和离子迁移通道，表现为器件在高电流密度下具有严重的效率滚降，同时在电场下的运行稳定性受限。
近日，清华大学化学系马冬昕、段炼团队提出了一种晶格匹配的多位点分子锚设计策略，实现了高效稳定的钙钛矿QLED。团队依据CsPbI3的晶格特性，设计并应用了一系列分子锚(TPPO, TMeOPPO-o, TMeOPPO-p, TFPPO, TClPPO, TBrPPO)来提升量子点的光电性能。典型多位点分子锚TMeOPPO-p中的P=O和-OCH3基团间距为6.5 Å，与CsPbI3的量子点的晶格间距(6.5 Å)相匹配，并提供多位点锚定相互作用，进而稳定晶格并抑制离子迁移。
目标量子点表现出高激子复合特性，荧光量子效率为97%。基于此构筑的QLED器件具备优异的电光转换性能：电致发光峰位于693 nm，最大EQE为26.91%(对应电流密度为0.23 mA cm−2，辐射亮度为363 mW sr−1m−2)，最大辐射亮度为119,037 mW sr−1 m−2。器件具备极低的效率滚降：冠军器件在器件100/200 mA cm−2的电流密度下的EQE超过15%/10%，典型器件100 mA cm−2的电流密度下的EQE超过20%;器件展现了优异的操作稳定性：在初始辐射亮度为190 mW sr−1 m−2(对应于发光峰为525 nm绿光钙钛矿QLED的100 cd m−2)下的工作半衰期为23,420 h;在10 mA cm−2的恒定大电流密度下，器件工作半衰期为446 min;器件展现了良好的抗水氧特性：基于空气环境制备的QLED展现了26.28%的EQE，同时具备良好存储性。
这些结果表明，本工作为按需设计符合钙钛矿晶格性质的功能分子提供了新见解，并提供了突破未来实际应用瓶颈的可能性。
相关研究成果以“晶格匹配的分子锚设计以实现高性能钙钛矿量子点LED”(Lattice-Matched Molecular-Anchor Design for High-Performance Perovskite Quantum Dot Light-Emitting Diodes)为题，发表于《自然 通讯》(Nature Communications)。
Chen, J., Liu, X., Cai, B. et al. Lattice-matched molecular-anchor design for high-performance perovskite quantum dot
light-emitting diodes. Nat Commun 16, 8201 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63684-9
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202509/03/50007612.html
