精细调控钙钛矿，让蓝色LED更鲜艳！

过去十年间，钙钛矿发光二极管（LED）的色彩越来越鲜艳，生产成本也越来越低。通过对化学成分的精细调节，这类基于晶体的发光材料能够在整个可见光谱范围内调谐——在产生红光和绿光方面，已经能与同类LED材料媲美，有时甚至更胜一筹。然而，蓝光始终是一道尚未攻克的难关，这让全彩钙钛矿显示器一直无法实现。借助发表在《自然》杂志上的新研究，上海大学杨绪勇领导的团队找到了一条跨越这一障碍的途径，他们制备出的钙钛矿LED既能发出鲜艳、饱和的蓝色，又比以往尝试的器件拥有更长的寿命。

蓝光缺口

钙钛矿的魅力在于其晶体结构，它由带电原子团的重复晶格构成。改变填充这一晶格的成分，就能轻易改变材料发出的光的颜色——而且由于这些晶体可以从溶液中生长，它们也相对便宜，易于大规模制造。

然而，蓝光需要材料电子态之间存在更宽的能隙。为了跨越这一能隙，必须向器件施加更大的电压，这带来了电应力，使脆弱的离子晶格变得不稳定，并导致其迅速退化。到目前为止，这意味着蓝色钙钛矿LED比红、绿光同类产品更暗，寿命也更短。

提升键合灵活性

为解决这一问题，杨绪勇团队首先从外部和内部同时加固晶体，使用了两种“异构体”——即原子完全相同但空间排列不同的分子。其中一种异构体OBCl被添加在钙钛矿与提供正电荷载流子的层之间的界面上，另一种异构体NBCl则被直接混入钙钛矿内部。

此前钙钛矿设计中使用的类似分子只能提供一个氢原子来成键，而OBCl和NBCl则不同，它们既能提供氢原子，也能接受氢原子。这种灵活性让它们能在整个晶体及其界面处形成更丰富的氢键网络，从而稳定钙钛矿结构，促进电荷的移动，并从一开始就降低注入电荷载流子所需的能量。

通往全彩显示更清晰的路径

该团队的器件在纯蓝光波长处实现了16.8%的外量子效率（衡量电能转化为可用光能的指标），在波长稍长的深蓝光波长处则达到了22.0%。

尽管稳定性也有所改善，但研究团队承认，其器件目前仅能运行几百分钟——虽然比以往的深蓝光设计更长，但仍远未达到显示设备的要求。即便如此，这项工作仍然标志着钙钛矿LED在稳定性和色彩品质方面迈出了充满希望的一步。随着后续改进，团队希望他们的氢键策略能远远超越LED，拓展到太阳能电池和传感器等器件中。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1038/d41586-026-02161-9