由于實現(xiàn)具有寬光學帶隙的高質(zhì)量混合鹵化物鈣鈦礦面臨巨大挑戰(zhàn)，藍色鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLEDs）仍然發(fā)展緩慢。鹵化物交換是調(diào)節(jié)PeLEDs發(fā)射顏色的有效方案，但同時使鈣鈦礦容易因溶劑侵蝕而受到高缺陷密度的影響。

2024年12月5日，澳門科技大學/蘇州大學唐建新教授、沈陽博士、華東師范大學李艷青教授在國際知名期刊Nature Communications發(fā)表題為《Nondestructive halide exchange via S_N2-like mechanism for efficient blue perovskite light-emitting diodes》的研究論文，Kai Zhang、沈陽、Long-Xue Cao為論文共同第一作者，唐建新教授、沈陽博士、李艷青教授為論文共同通訊作者。

唐建新，澳門科技大學/蘇州大學教授，國家優(yōu)青，萬人計劃科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，教育部長江學者（青年學者）。2002年本科畢業(yè)于浙江大學，導師：何丕模；2006年博士畢業(yè)于香港城市大學，導師：李振聲教授。2005-2006年在日本千葉大學作訪問學者，導師：上野信雄教授。2006-2007年在香港城市大學作高級研究助理，導師：李述湯院士。曾在日本三菱電機株式會社工作，2008年至今在蘇州大學任教授，2021年以教授受聘于澳門科技大學。

唐建新教授主要從事有機光電子學器件物理研究，探索界面調(diào)控在高效有機發(fā)光二極管（OLED）和有機光伏太陽能電池（OPV）的光電轉(zhuǎn)換過程的應(yīng)用，共發(fā)表SCI論文200余篇。

沈陽，澳門科技大學/蘇州大學講師。2017年、2020年、2023年本碩博畢業(yè)于蘇州大學，隨后留校任教。

沈陽博士的研究領(lǐng)域為1、鈣鈦礦材料的設(shè)計、制備、表征與其在發(fā)光器件中的應(yīng)用；2、新型光電器件的界面光耦合調(diào)控及柔性化制備；3、半導體光電器件的界面物理與微觀調(diào)控機制。

李艷青，華東師范大學物理與電子科學學院教授，國家優(yōu)青。2001年本科畢業(yè)于浙江大學，2003年、2008年碩博畢業(yè)于香港城市大學。2003-2004年在新加坡材料研究及工程研究所（IMRE）擔任研究助理；2008年在日本九州大學從事博士后研究；2008年入職蘇州大學任教授；2019年加入華東師范大學。

李艷青教授的研究方向為1. 新型顯示發(fā)光材料與器件；2. 新型能源光伏材料與器件；3. 柔性光電材料與器件集成。

在此，作者提出了一種非破壞性原位鹵化物交換的通用策略，通過長烷基鏈氯化物摻入氯仿后處理，獲得具有低陷阱密度和可調(diào)帶隙的高質(zhì)量藍色鈣鈦礦。

與傳統(tǒng)的鹵化物交換方法相比，該策略的離子交換機制類似于雙分子親核取代過程，同時調(diào)節(jié)鈣鈦礦帶隙并抑制新的鹵素空位的產(chǎn)生。

因此，獲得了跨藍色光譜區(qū)域的高效PeLEDs，其外量子效率分別為23.6%（488 nm處的天藍色發(fā)射）、20.9%（478 nm處的純藍色發(fā)射）和 15.0%（468 nm處的深藍色發(fā)射）。

圖1：非破壞性鹵化物交換策略

圖2：鹵素離子交換的潛在機制

圖3：后處理薄膜的光物理性能

圖4：藍色PeLEDs的器件結(jié)構(gòu)和性能

綜上，作者提出了一種非破壞性的原位鹵化物交換策略，通過長烷基鏈氯化物摻入氯仿后處理，實現(xiàn)了高質(zhì)量藍色鈣鈦礦的制備，這些鈣鈦礦具有低陷阱密度和可調(diào)帶隙。

該策略不僅提高了藍光發(fā)光二極管（PeLEDs）的外部量子效率，達到了23.6%（天藍色）、20.9%（純藍色）和15.0%（深藍色）的高效率，而且為下一代顯示技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能性，特別是在實現(xiàn)符合國家電視系統(tǒng)委員會（NTSC）標準的藍色鈣鈦礦發(fā)光器件方面具有重要意義。

Zhang, K., Shen, Y., Cao, LX.et al.?Nondestructive halide exchange via S_N2-like mechanism for efficient blue perovskite light-emitting diodes.?Nat Commun?15, 10621 (2024).