近日，郑州大学材料物理教育部重点实验室的史志锋副教授等人与吉林大学合作，在新型钙钛矿基发光器件方面取得新进展，他们创新性地设计并制备了一种全无机异质结构的钙钛矿LED，其发光效率和稳定性大大优于已有的钙钛矿基发光器件报道。相关成果在线发表在国际权威学术期刊发表在《纳米快报》（Nano Letters,DOI:10.1021/acs.nanolett.6b04116）上。

近期，钙钛矿材料在发光领域的潜在应用开始引起人们的广泛关注，已有许多关于钙钛矿材料在可见光LED方面的报道。但是，受限于钙钛矿薄膜较差的成膜特性以及相对较低的荧光量子效率，其在发光、显示以及激光领域的发展一直比较缓慢。同时，稳定性不高也一直制约着传统有机-无机杂化钙钛矿材料在光电器件中的应用。为了克服以上困难，研究人员尝试采用全无机钙钛矿CsPbBr3量子点作为发光层来改善器件的发光效率和稳定性。

图1：上方为p-MgNiO/CsPbBr3/n-MgZnO/n+-GaN器件结构示意图，以及器件在8伏偏压下的发光照片；下方为钙钛矿LED连续工作10小时下的发光强度衰减曲线，插图显示在不同工作时间内的器件发光照片。

除了作为发光层的CsPbBr3量子点体系，钙钛矿LED的配体材料（电荷传输层）对器件的工作效率和稳定性的影响也非常大。而目前已报道的钙钛矿基LED均是采用有机或聚合物材料作为电荷注入层，其本身的不稳定性不利于器件在大电流下的长时间工作。郑州大学的史志锋等人创新性地采用无机氧化物半导体作为电荷注入层，首次制备出基于CsPbBr3量子点的全无机异质结构（p-NiMgO/CsPbBr3/n-MgZnO/n+-GaN），该器件的亮度可达3809 cd/m2，外量子效率约为2.39%。更重要的是，该多层异质结构器件在无封装、空气环境条件下，可在直流驱动下连续工作10小时以上，其工作稳定性要大大优于采用传统聚合物材料（如PCBM、PEDOT等）作为载流子注入层的钙钛矿LED报道。该器件结构既可以充分发挥CsPbBr3量子点材料高光学增益的独特优势，又能结合Zn(Mg)O、Ni(Mg)O系薄膜材料工艺成熟、导电稳定和结晶特性良好等优点，这对未来高稳定性钙钛矿基LED的设计与发展提供了新的思路，有望推动其产业化进程。

该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金以及郑州大学优秀青年教师发展基金等项目的支持。