近日，严纯华院士领衔的北京大学周欢萍团队在钙钛矿发光二极管领域取得重要突破。针对蓝光器件长期存在的“高结晶度”与“小尺寸”难以兼得的技术瓶颈，团队开发出“原位纳米晶限域”策略，实现了钙钛矿纳米晶的尺寸约束与高度结晶的协同优化。基于该方法制备的天蓝光钙钛矿LED外量子效率达6.5%，工作寿命提升两个数量级，为高性能蓝光及叠层白光器件开辟了新路径。相关成果发表于《Nature》。
金属卤化物钙钛矿因其优异的发光特性，已成为下一代发光二极管（LED）的有力候选材料。尽管绿光和红光钙钛矿LED（PeLED）的外量子效率（EQE）已超过30%，但蓝光PeLED的性能仍显著落后，主要瓶颈在于通过原位合成法在基底上制备钙钛矿纳米晶时，同时实现“高结晶度”与“小尺寸”存在固有矛盾。高结晶度有助于抑制非辐射复合，而纳米级晶粒则能通过载流子限域效应提升辐射效率。然而，传统溶剂工程、退火及添加剂策略虽能改善结晶性，却往往导致微米级晶粒；而原位生长的纳米晶又常面临单分散性差、表面缺陷多和结晶度低的问题。因此，开发一种能同时精确控制钙钛矿纳米晶结晶度与尺寸限制的简便、可控且普适的方法，对于推动蓝光PeLED发展至关重要。
1科学成果
针对以上难题，北京大学周欢萍、严纯华院士以及孙聆东等研究者在Nature上发表了题为“In situ nanocrystal confinement for efficient blue perovskite LEDs”的论文，报道了一种通过原位聚合驱动纳米晶限域策略，高效合成高质量蓝光钙钛矿纳米晶薄膜的方法。该策略利用原位形成的聚合物网络在晶体生长过程中施加纳米尺度的空间限制，成功制备出尺寸小、光致发光量子产率（PLQY）高达83%的钙钛矿纳米晶。同时，具有充足配位点的可聚合单体能够延长钙钛矿团簇的晶格重排时间，从而提升纳米晶的结晶度。利用这些纳米晶制备的蓝光PeLED在491 nm处实现了21.8%的外量子效率（EQE），这是目前蓝光PeLED的最高性能之一。该工作实现了对钙钛矿结晶热力学与有机配体反应的协同调控，深化了对配体工程影响纳米晶合成机制的理解，为发展高效PeLED及其他光电器件提供了新思路。
2图文导读
图1、原位纳米晶限域策略的示意图及核心机制© 2026 Nature
图2 钙钛矿结晶动力学分析© 2026 Nature
图3、钙钛矿纳米晶体的发光特性© 2026 Nature
图4、PeLED器件的性能和稳定性© 2026 Nature
3科学展望
综上所述，该项研究提出的原位聚合限域策略，通过聚合物网络在结晶过程中的动态空间限制与多齿配位协同作用，成功解决了钙钛矿纳米晶“高结晶度”与“小尺寸”难以兼得的难题。该策略不仅能将晶粒尺寸降至约11 nm并诱导室温立方相，显著抑制电子-声子耦合导致的非辐射损失，还具有良好的普适性，可扩展至其他钙钛矿体系及胶体纳米晶合成。基于此优化的蓝光PeLED实现了21.8%的创纪录EQE和显著提升的工作稳定性。这项工作不仅为高性能蓝色PeLED提供了可行方案，也推动了配体工程在钙钛矿纳米晶合成领域的理论认知。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202606/12/50024328.html
