多重氢键赋能 钙钛矿蓝光 LED 性能实现跨越式升级

近日，吉林大学物理学院王宁教授团队联合同济大学、上海大学科研团队，在纯蓝、深蓝色钙钛矿发光二极管（PeLEDs）核心技术上取得颠覆性突破。团队创新研发同分异构双分子多重氢键调控策略，同步解决长期困扰行业的蓝光钙钛矿结构失稳、载流子输运失衡、效率滚降等技术难题，为新一代高清显示与固态照明设备的产业化落地筑牢技术根基。

作为新型半导体发光材料，金属卤化物钙钛矿凭借色纯度高、带隙可调、可溶液化加工等突出优势，成为下一代超高清显示、柔性光电设备的核心候选材料，相较于传统LED、OLED具备显著的成本与工艺优势。目前红绿双色系钙钛矿LED已实现较高光电转换效率，但短波长纯蓝、深蓝光器件始终是行业短板，是制约全彩钙钛矿显示技术商业化的关键卡点。

据行业技术数据显示，传统蓝光钙钛矿器件存在多重固有缺陷：宽带隙结构需高驱动电压，极易引发离子迁移与晶格畸变；有机配体大幅降低载流子迁移率，造成电荷注入失衡；高压工况下易出现电场诱导相分离，最终导致设备效率偏低、发光波长偏移、使用寿命大幅缩短。过往单一配体钝化、维度调控等技术手段，无法同步兼顾结构稳定性、传输效率与光谱稳定性，长期限制了PeLEDs设备的迭代升级。

针对上述产业痛点，本次研发团队打破传统技术思路，创新性引入邻苄基羟胺盐酸盐（oBCl）与间苄基羟胺盐酸盐（nBCl）两种功能互补的异构小分子，分别适配空传输层界面与钙钛矿体相内部。通过双分子特殊基团的协同作用，构建出跨界面、跨组分的三维多重氢键网络，从材料微观结构层面实现全方位优化。

实验验证与理论模拟结果表明，该创新结构具备多重技术优势：oBCl凭借高偶极矩降低空注入势垒，平衡器件电荷传输效率；双分子氢键精准调控晶体生长取向，形成高载流子输运的层状结构；稳固的氢键骨架有效抑制离子迁移与相分离，同时降低器件缺陷密度，大幅减少非辐射复合损耗，全方位破解传统技术弊端。

在核心器件性能测试中，该技术实现了行业领先的光电指标。468nm纯蓝光钙钛矿LED峰值外量子效率达22.0%，最大亮度突破2902 cd/m²，设备工作半寿命可达670分钟。即便在要求更高的深蓝光波段，器件峰值效率仍保持16.8%，色度参数精准稳定，且在持续直流驱动下发光峰位无偏移，光谱稳定性显著优于传统器件，彻底解决蓝光设备发光漂移的行业难题。

业内分析指出，本次研究突破单一性能优化的局限，从晶格结构、电荷传输、结晶调控多维度实现协同升级，补齐了蓝光钙钛矿LED的产业化短板。该技术不仅为超高清显示、高端固态照明设备提供全新技术方案，也为柔性光电设备、高精度光电器件的研发迭代开辟了新路径，有望推动显示照明仪器设备领域的技术革新与产业升级。