钙钛矿材料因其优异的光电特性与可溶液加工等优势，在发光二极管领域展现出广阔的应用前景，尤其在色纯度、荧光量子产率及波长可调性方面表现突出。目前，钙钛矿蓝光器件的研发主要围绕混合卤素与准二维结构两种策略展开，通过组分调控与维度工程，天蓝光区域的发光效率已提高至25%以上，显示出良好的发展态势。

然而，在深蓝光波段（波长<450 nm），发光二极管的效率与亮度仍是亟待突破的重要难题。混卤策略面临的相分离问题、准二维结构的无序性，严重制约着深蓝光器件的发展。

近日，清华大学化学系王朝晖、马冬昕团队报道了一种二维钙钛矿PEA₂PbBr₄单晶薄膜的可控制备策略，获得了大面积、长程有序的高质量单晶薄膜，实现了高亮度的深蓝光发射。这种单晶薄膜晶界数量少，缺陷密度仅有6.9×10¹⁴cm⁻³，表面粗糙度仅为109pm，有效抑制了非辐射复合和电声耦合效应，光致发光量子产率高达48%。

图1.空间限域法构筑钙钛矿单晶薄膜

图2.钙钛矿单晶薄膜的光电性能

图3.钙钛矿深蓝光二极管的光电性能

基于这一材料，研究团队成功构筑了深蓝光二极管，发光峰位于419nm，外量子效率为0.19%，亮度达到179 cd m⁻²。实验结果表明，钙钛矿单晶薄膜作为深蓝光活性层，在实现高效率和高亮度方面展现出巨大潜力。该研究为未来照明和显示应用中的低维钙钛矿制造提供了创新性的解决方案。

研究成果以“基于钙钛矿单晶薄膜的深蓝光发光器件”为题，于12月10日发表于《科学·进展》。

清华大学化学系博士后朱丹蕾为论文第一作者，清华大学化学系教授王朝晖、副教授马冬昕，香港理工大学应用物理学系助理教授殷骏为论文共同通讯作者，清华大学化学系为第一通讯单位。研究得到国家自然科学基金面上项目、清华大学笃实计划、中国博士后面上项目等的支持。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz8060

来源：化学系