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。 Les matériaux pérovskites présentent des avantages uniques tels qu'un rendement quantique de fluorescence élevé, une pureté chromatique élevée et un large gamut de couleurs, ce qui en fait des matériaux idéaux pour la prochaine génération de technologies d'affichage ultra haute définition. En tant que l'une des trois couleurs primaires (rouge, vert, bleu), les LED rouges pérovskites pures sont essentielles pour réaliser des systèmes d'affichage ultra haute définition de nouvelle génération répondant à la norme de gamme de couleurs ultra-large Rec. 2100. Cependant, les LED rouges pérovskites pures ont longtemps été entravées par le problème de la faible stabilité du matériau. Les points quantiques pérovskites CsPbI3 présentent une émission de bande interdite ajustable en fonction de la taille, ce qui en fait des matériaux idéaux pour réaliser des LED pérovskites rouges pures. Cependant, les pérovskites CsPbI3 souffrent d'une mauvaise stabilité de phase intrinsèque ; leurs matériaux massifs subissent facilement des transitions de phase à température ambiante, se transformant en phases non optiquement actives. Plus critique encore, les points quantiques pérovskites CsPbI3, en raison de leur taille de particule extrêmement petite et de leur énergie de surface extrêmement élevée, ne peuvent pratiquement pas exister de manière stable à température ambiante. Par conséquent, comprendre les mécanismes de transition de phase des points quantiques pérovskites métastables CsPbI3, développer de nouvelles stratégies pour améliorer la stabilité de phase sur la base de cette compréhension, et ainsi réaliser des LED pérovskites rouges pures combinant haute efficacité et haute stabilité, est une exigence inévitable pour promouvoir l'application des matériaux luminescents pérovskites dans les écrans ultra haute définition. Figure : Matériaux hétérostructures épitaxiaux van der Waals pérovskites, films émetteurs de lumière et dispositifs LED construits par des méthodes de solution complète in situ Le professeur Yuan Mingjian, l'académicien Chen Jun et la chercheuse Zhang Wei dirigent une équipe de recherche qui s'est depuis longtemps consacrée à l'étude de matériaux et dispositifs de conversion optoélectronique semi-conducteurs à haute performance. Au cours de l'exploration continue de matériaux optoélectroniques pérovskites à haute efficacité et haute stabilité, l'équipe de recherche a découvert que la manipulation de la contrainte du réseau pour obtenir une distorsion locale du réseau dans les pérovskites peut considérablement améliorer la stabilité de phase des matériaux pérovskites métastables. Sur la base de ces découvertes, l'équipe de recherche a utilisé la conception et la régulation de la structure moléculaire des ligands pour rapporter pour la première fois une nouvelle stratégie utilisant une méthode de solution complète in situ pour préparer des hétérostructures épitaxiales van der Waals pérovskites afin d'améliorer la stabilité de phase des points quantiques pérovskites. En combinant la caractérisation par microscopie électronique en transmission corrigée des aberrations avec la recherche sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, l'équipe de recherche a révélé pour la première fois le mécanisme par lequel la contrainte interfaciale dans les hétérostructures épitaxiales pérovskites régule la structure du réseau des points quantiques pérovskites . Les recherches montrent que la distorsion du réseau induite par la contrainte interfaciale peut efficacement inhiber le processus de transition de phase des points quantiques pérovskites CsPbI3, améliorant considérablement la stabilité du matériau. Les films conducteurs de points quantiques pérovskites CsPbI3 obtenus présentent une excellente stabilité et des propriétés optoélectroniques. Sur cette base, l'équipe a développé avec succès des LED pérovskites rouges pures combinant des performances et une stabilité de classe mondiale, résolvant le problème de goulot d'étranglement qui a longtemps affligé ce domaine . Cette étude s'appuie sur les disciplines fondamentales de la chimie , rassemblant des forces multidisciplinaires dans les domaines des matériaux, de la physique et des dispositifs à semi-conducteurs . Elle a développé des techniques avancées de caractérisation structurale par microscopie électronique en transmission (MET), permettant la création de nouveaux hétérostructures épitaxiales de van der Waals à base de pérovskites. Elle a surmonté le défi central de stabilité des matériaux clés pour les LED rouges à pérovskite, avec un potentiel pour stimuler davantage l'innovation technologique dans l'industrie des écrans ultra-haute définition . Ce travail a été dirigé par l'Université de Nankai, réalisé conjointement avec huit institutions nationales et internationales incluant l'Université Normale de Pékin, l'Université de Hong Kong, l'EPFL, l'Université du Roi Saoud, etc., l'Université de Nankai est la première unité d'achèvement et la seule unité de correspondance pour cet article . 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。 Le travail de recherche ci-dessus a reçu le soutien du Fonds national de bourses pour jeunes chercheurs éminents, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine projets de groupes innovants, et a été mené en s'appuyant sur des plateformes telles que le laboratoire national clé des sources d'énergie chimique spéciales, le centre de science frontalière pour la création de nouvelles substances organiques et le laboratoire Haihe de Wuchuang .
Source: Centre de convergence médiatique de l'Université de Nankai
