2026 年 6 月 18 日,郑州大学马壮壮、史志锋团队在国际材料科学顶级期刊《Advanced Materials》发表重要研究成果,提出配位补偿稳定新策略,攻克单齿配体碘化亚铜杂化材料的长期稳定性瓶颈,制备出性能创纪录的高效发光二极管,为环保型铜碘 LED 的产业化应用扫清关键障碍。
铜碘杂化材料凭借环境友好、分子结构可调、金属核稳定性优异等特性,是下一代溶液加工型 LED 的核心候选材料,在平板显示与固态照明领域备受关注。目前已报道的高性能铜碘 LED,大多依赖多齿配体的螯合效应稳定铜碘核,缓解加工与电激发过程中的发光淬灭;但多齿配体对配位原子间距与铜核尺寸的匹配度要求严苛,结构设计门槛高、灵活性不足。
与之相比,单齿配体体系设计简便、易于修饰,材料结构可塑性更强,却始终面临核心痛点:薄膜加工过程中表面配体极易解离,暴露大量未配位 Cu⁺离子,诱发严重的非辐射复合损失,导致器件效率长期难以突破,成为领域悬而未决的难题。此前学界虽借鉴钙钛矿体系的添加剂钝化思路开展尝试,但钝化剂与材料的相互作用机制始终未被明确,严重制约了器件的可重复性与普适性。
针对这一核心挑战,研究团队创新提出配位补偿方案,将吡啶封端的半导体分子引入单齿配体铜碘杂化体系。实验与理论模拟联合验证表明,吡啶基团的强吸电子特性可提升簇接触端的电子云密度,强化与暴露 Cu⁺离子的配位作用,从根源上稳定 Cu₄I₄核结构;该策略还能同步钝化电离金属缺陷、抑制非辐射复合,同时提升材料载流子迁移率,优化发射层内电子与空穴的注入及传输效率。
基于该策略制备的 LED 器件性能实现历史性突破:冠军器件最大外量子效率达20.4%,60 个平行器件的平均效率达 19.8%,器件工作半衰期长达 1117.5 小时,是目前已报道的单齿配体铜碘 LED 中的最高性能。此外,团队成功制备出发光面积达 81 cm² 的大面积器件,且该配位补偿策略对多种单齿配体铜碘杂化体系均具备广泛普适性。
该研究明确了单齿配体铜碘体系的缺陷钝化机制,不仅刷新了该体系的效率纪录,更验证了大面积可制备性与材料普适性,为环保型铜碘 LED 从实验室走向实际应用提供了关键技术路径。
原文:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73745西安浴日光能科技有限公司
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