2025年2月19日，南开大学袁明鉴教授、陈军院士、章炜研究员领衔的科研团队在新型钙钛矿超高清显示技术领域取得重大突破，研究成果以“Perovskite Heteroepitaxy for High-Efficiency and Stable Pure-Red LEDs”为题在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。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。
钙钛矿材料具有荧光量子产率高、色纯度高、色域广等独特优势，被认为是下一代超高清显示技术的理想材料。纯红光钙钛矿LED长期受困于材料稳定性差的难题，CsPbI3钙钛矿量子点具有尺寸依赖的可调带隙发光，是实现纯红光钙钛矿LED的理想材料。然而，CsPbI3钙钛矿本征相稳定性较差，且在室温下几乎无法稳定存在。
研究团队利用配体分子结构设计调控，首次报道了一种全溶液法原位制备钙钛矿范德华外延异质结以提升钙钛矿量子点相稳定性的全新策略。结合球差校正透射电镜表征与密度泛函理论研究，研究团队首次揭示了钙钛矿外延异质结构的界面应力对钙钛矿量子点晶格结构的调控机制。研究表明，界面应力诱导的晶格扭曲可以有效抑制CsPbI3钙钛矿量子点的相转变过程，显著提升材料的稳定性，获得的CsPbI3钙钛矿量子点导电薄膜具有优异的稳定性和光电性质。在此基础上，团队成功研发了兼具世界一流性能及稳定性的纯红光钙钛矿LED，解决了长期困扰该领域的瓶颈问题。
该研究立足化学学科，汇聚材料、物理、信息等多学科力量，发展透射电镜结构表征先进技术，实现了钙钛矿范德华外延异质结的新物质创造，攻克了纯红光钙钛矿LED核心材料稳定性难题，有望进一步推动超高清显示产业技术革新。
上述研究工作历时4年，前期得到了天津市杰出青年基金等项目的大力支持。
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