推动 LED 进入崭新时代：中国科大研制出超稳定钙钛矿 LED，使用寿命超 18 万小时

本站 6 月 11 日消息，中国科学技术大学肖正国教授研究团队在提高钙钛矿发光二极管（LED）寿命方面取得了重要进展。

他们提出了一种被称作“弱空间限域”的新方法，制备出了晶体颗粒更大、更耐高温的全无机钙钛矿薄膜，成功将 LED 亮度提高到 116 万尼特以上，使用寿命超过 18 万小时。

6 月 11 日，相关研究成果发表在《自然》期刊上。

钙钛矿是一种性能优越的新型材料，具有高发光效率、成本低廉和制作灵活的优点，在太阳能电池、LED 和探测器中应用前景广泛。

然而，由于传统的钙钛矿材料中，电子和空穴（负责发光的电荷）难以有效碰撞发光，因此科研人员之前多采用“强空间限域”的方法 —— 例如制作非常小的纳米颗粒或极薄的材料层，来提高发光效率。但这种方法的缺点是 LED 很难达到高亮度，而且使用寿命短，通常只能持续工作数小时，很难应用在实际生活中的产品中。

为了解决这一难题，肖正国团队提出了一种完全不同的策略 ——“弱空间限域”。他们在钙钛矿材料里添加了特定的化合物，即次磷酸和氯化铵，通过高温退火工艺，制备出晶体颗粒更大、缺陷更少的新型钙钛矿薄膜。这种新材料内部更加有序，避免了传统方法制备出的小晶体所带来的缺陷问题，极大地提升了 LED 的稳定性和亮度。

研究表明，在效率方面，这种新型钙钛矿 LED 的发光效率超过 22%，与商业化显示产品的发光效率持平。与目前市场上的主流商用 OLED 或 LED 屏幕相比，新型钙钛矿 LED 的极限亮度达到了 116 万尼特。

人们日常使用的显示屏幕最高亮度通常在数千尼特以内，所以按照正常亮度 100 尼特计算，新型钙钛矿 LED 理论上能使用超过 18 万小时，已经达到商业化 LED 产品的广泛标准。

研究人员介绍，这项突破性技术不仅成功克服了以往钙钛矿 LED 在效率和稳定性上难以兼得的技术瓶颈，更有望在未来广泛应用于高端显示屏、超高亮度照明等领域，推动 LED 技术进入一个崭新的时代。

该研究由中国科学技术大学物理学院博士研究生彭琛琛、姚海涛、Othman Ali、特任副研究员陈文静和复旦大学微电子学院杨迎国研究员共同完成，肖正国教授为通讯作者。

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https://doi.org/10.1038/s41586-025-09137-1