厦门大学昨日宣布，8月28日，厦门大学材料学院解荣军教授团队联合复旦大学王利新教授团队，在无铅钙钛矿发光二极管（LED）研究中取得重要进展。

该研究首次阐明了锡基钙钛矿 CsSnI₃在电场作用下发生电化学氧化是导致LED发光衰减的关键机制，提出了晶格掺杂与表面钝化协同的调控策略，显著提升了钙钛矿薄膜的结构稳定性及光电性能，成功制备出了高效率（EQE超过20%）、长工作寿命（初始辐亮度7.1 W·sr⁻¹·m⁻²时，T50超过900小时）的锡基钙钛矿LED。相关研究成果于27日发表在国际期刊《科学》上。

近红外锡基钙钛矿LED具备低毒性、溶液可加工及低成本等优势，在光通信、夜视成像、数据存储和生物医学检测等领域应用前景广阔。但长期以来，二价锡离子极易发生氧化、锡基钙钛矿结晶过程难调控等材料本身特性，导致器件发光效率与稳定性落后于铅基钙钛矿LED和传统量子点LED，制约其落地应用发展。

为破解这一难题，研究团队系统分析了电场下锡基钙钛矿薄膜的结构变化、锡离子价态变化以及器件发光衰减过程，找到了器件失效的根本原因是载流子注入失衡引发的电化学氧化。当器件通电工作时，内部会堆积过多的导电载流子，再叠加材料本身固有的导电特性，双重因素共同作用导致二价锡发生不可逆转的氧化，进而造成晶体结构改变，发光性能退化，引发器件发光效率骤降。

基于此项发现，研究人员采用晶格掺杂结合表面钝化的协同策略，稳固钙钛矿晶体结构，改善载流子运输并抑制了非辐射跃迁，成功制备出了性能优异的近红外锡基钙钛矿LED。该器件峰值外量子效率达21.2%，工作寿命突破900小时。