近日，物理學院史志鋒教授團隊在新型非鉛金屬鹵化物發光二極管領域取得積極進展。該研究通過創新性的有機陽離子分子設計，協同調控薄膜結晶行為與界面電荷傳輸過程，有效緩解了長期制約該體系的電致發光效率瓶頸。相關成果為構建高效率、高穩定性的溶液加工發光器件提供了新的材料與器件設計范式，有望推動新一代低成本顯示與照明技術的發展。

溶液加工發光二極管（LED）因制備工藝簡單、成本低廉、易于大面積制造，被認為是下一代顯示與照明技術的重要發展方向。近年來，基于有機發光材料、量子點、鈣鈦礦以及有機—無機雜化材料的溶液加工LED取得了快速發展。其中，有機—無機雜化金屬鹵化物由于同時具備無機半導體優良的電學特性和有機組分豐富的結構可設計性，在新型高效發光材料領域受到廣泛關注。尤其是零維雜化銻鹵化物，由于具有分子尺度的量子限域結構，展現出接近100%的光致熒光量子產率和良好的穩定性，被視為極具潛力的發光體系。然而，迄今報道的銻鹵化物LED外量子效率仍普遍低于6%，存在“高光致發光、低電致發光”的顯著差距，表明器件中電荷傳輸、注入及界面復合過程仍是限制性能提升的關鍵瓶頸。

針對上述問題，科研團隊從分子層面出發，提出一種全新的有機陽離子設計策略，構建了咔唑功能化的有機陽離子。該陽離子一方面能夠與無機鹵化物框架和溶劑分子形成強氫鍵相互作用，有效調控薄膜結晶動力學，從而獲得致密、均勻、低缺陷密度的高質量發光層；另一方面，其咔唑單元可與電子傳輸層中的苯并咪唑結構產生顯著的π-π堆積作用，改善界面能級匹配和分子耦合，促進電子在界面處的高效傳輸與注入。在材料發光性能提升與界面工程優化的協同作用下，研究團隊成功制備出高性能銻鹵化物LED器件，最大外量子效率達到19.4%，工作半衰期達到10190分鐘，較以往報道水平實現了跨越式提升。這一成果不僅大幅縮小了光致發光效率與電致發光效率之間的差距，也為有機無機雜化金屬鹵化物在高效、穩定LED中的應用奠定了重要基礎。

相關成果以“Efficient solution-processed light-emitting diodes based on organic-inorganic hybrid antimony halides”為題發表在國際知名期刊《Nature Communications》上，論文的第一作者為物理學院助理研究員馬壯壯、博士研究生褚偉紅和南京工業大學彭其明教授。通訊作者為我院史志鋒教授、單崇新教授和南京工業大學王建浦教授，鄭州大學物理學院為第一單位。該工作得到了國家自然科學基金、河南省自然科學基金等項目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-68597-9

鄭州大學物理學院在非鉛金屬鹵化物發光二極管方面取得積極進展