北京时间2月20日，国际权威学术期刊《自然》（Nature）在线发表南开大学化学学院教授袁明鉴、中国科学院院士陈军、研究员章炜领衔的科研团队在新型钙钛矿超高清显示技术领域的最新研究进展。 该研究题为“Perovskite heteroepitaxy for high-efficiency and stable pure-red LEDs”。团队针对新型钙钛矿超高清显示技术中纯红光CsPbI3钙钛矿量子点材料相稳定性差这一世界难题，率先提出“外延异质结界面应力操控”策略，首次利用全溶液法实现钙钛矿范德华外延异质结的大面积原位可控制备，成功突破材料稳定性与器件性能双重瓶颈，研发出高效率与高稳定性兼备的纯红光钙钛矿电致发光器件 (LED)，为下一代超高清显示技术发展提供了关键技术支撑，标志着在该领域的重大技术突破。 Los materiales de perovskita poseen ventajas únicas como alta eficiencia cuántica de fluorescencia, alta pureza de color y amplio gamut de color, lo que los convierte en materiales ideales para la próxima generación de tecnologías de visualización ultraalta definición. Como uno de los tres colores primarios (rojo, verde, azul), los LED de perovskita roja pura son cruciales para lograr sistemas de visualización ultraalta definición de próxima generación que cumplan con el estándar de gamut de color ultraamplio Rec. 2100. Sin embargo, los LED de perovskita roja pura han estado durante mucho tiempo limitados por el problema de la baja estabilidad del material. Los puntos cuánticos de perovskita CsPbI3 exhiben emisión de banda prohibida ajustable según el tamaño, lo que los convierte en materiales ideales para lograr LEDs de perovskita roja pura. Sin embargo, las perovskitas CsPbI3 sufren de una mala estabilidad de fase intrínseca; sus materiales masivos experimentan fácilmente transiciones de fase a temperatura ambiente, convirtiéndose en fases no ópticamente activas. Más grave aún, los puntos cuánticos de perovskita CsPbI3, debido a su tamaño de partícula extremadamente pequeño y su energía superficial extremadamente alta, casi no pueden existir de manera estable a temperatura ambiente. Por lo tanto, comprender los mecanismos de transición de fase de los puntos cuánticos de perovskita metaestables CsPbI3, desarrollar nuevas estrategias para mejorar la estabilidad de fase basadas en esta comprensión y, así, lograr LEDs de perovskita roja pura que combinen alta eficiencia con alta estabilidad, es un requisito inevitable para promover la aplicación de materiales luminiscentes de perovskita en pantallas ultraalta definición. Figura: Materiales de heteroestructura epitaxial de van der Waals de perovskita, películas emisores de luz y dispositivos LED construidos mediante métodos de solución completa in situ El profesor Yuan Mingjian, el académico Chen Jun y la investigadora Zhang Wei lideran un equipo de investigación que ha estado dedicado durante mucho tiempo al estudio de materiales y dispositivos de conversión optoelectrónica semiconductora de alto rendimiento. Durante la exploración continua de materiales optoelectrónicos de perovskita de alta eficiencia y alta estabilidad, el equipo de investigación descubrió que manipular el estrés de la red para lograr una distorsión de la red local en las perovskitas puede mejorar significativamente la estabilidad de fase de los materiales de perovskita metaestables. Basándose en estos hallazgos, el equipo de investigación utilizó el diseño y regulación de la estructura molecular de ligandos para informar por primera vez una nueva estrategia que utiliza un método de solución completa in situ para preparar heteroestructuras epitaxiales de van der Waals de perovskita para mejorar la estabilidad de fase de los puntos cuánticos de perovskita. Combinando la caracterización con microscopía electrónica de transmisión corregida de aberraciones con la investigación de teoría del funcional de densidad, el equipo de investigación reveló por primera vez el mecanismo por el cual el estrés interfacial en las heteroestructuras epitaxiales de perovskita regula la estructura de red de los puntos cuánticos de perovskita . La investigación muestra que la distorsión de la red inducida por el estrés interfacial puede inhibir eficazmente el proceso de transición de fase de los puntos cuánticos de perovskita CsPbI3, mejorando significativamente la estabilidad del material. Las películas conductoras de puntos cuánticos de perovskita CsPbI3 obtenidas exhiben excelente estabilidad y propiedades optoelectrónicas. Sobre esta base, el equipo desarrolló con éxito LEDs de perovskita roja pura que combinan rendimiento y estabilidad de clase mundial, resolviendo el problema de cuello de botella que ha plagado durante mucho tiempo este campo . Este estudio se basa en disciplinas fundamentales de química , reuniendo fuerzas multidisciplinarias en materiales, física y dispositivos semiconductores . Ha desarrollado técnicas avanzadas de caracterización estructural mediante microscopía electrónica de transmisión (MET), logrando la creación de nuevos heteroestructuras epitaxiales de van der Waals en perovskitas. Ha superado el desafío central de estabilidad de los materiales centrales de LEDs de luz roja pura de perovskita, con potencial para impulsar aún más la innovación tecnológica en la industria de pantallas ultra definidas . Este trabajo fue liderado por la Universidad de Nankai, completado conjuntamente con ocho instituciones nacionales e internacionales incluyendo la Universidad Normal de Beijing, la Universidad de Hong Kong, EPFL, la Universidad Rey Saud, etc., la Universidad de Nankai es la primera unidad de finalización y la única unidad correspondiente para este artículo . 化学学院博士研究生韦科妤、周峒和特聘研究员姜源植为该论文共同第一作者。袁明鉴教授、陈军院士、章炜研究员为该论文通讯作者。袁明鉴教授负责材料与器件的整体设计，陈军院士主要负责分子结构设计与表征平台建设，章炜研究员负责透射电镜表征工作。 El trabajo de investigación anterior recibió apoyo de la Beca Nacional de Jóvenes Científicos Destacados, el Fondo Nacional de Ciencias Naturales de China Proyectos de Grupos Innovadores, y se llevó a cabo apoyándose en plataformas como el Laboratorio Nacional Clave de Fuentes de Energía Química Especial, el Centro de Ciencia Fronteriza para la Creación de Nuevas Sustancias Orgánicas y el Laboratorio Haihe de Wuchuang .
Fuente: Centro de Convergencia Mediática de la Universidad de Nankai
