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金属卤化物钙钛矿是下一代发光二极管(LEDs)的有前途的发光体候选材料。在纯红色钙钛矿型LEDs(PeLEDs)中同时实现高亮度和高效率是一个持续的目标。三维(3D) CsPbI_3-xBr_x发射体具有优异的载流子传输能力和高色纯度，这可以允许高效和超亮的纯红色像素。然而，这种器件容易发生效率下降，导致在高电流密度下的低效率和低亮度。2025年5月7日，中国科学技术大学姚宏斌、樊逢佳、林岳、胡伟、中国科学院上海高等研究院郑官豪杰共同通讯在Nature在线发表题为「Intragrain 3D perovskite heterostructure for high-performance pure-red perovskite LEDs」的研究论文，该研究报告了一种用于高性能纯红色钙钛矿LEDs的晶粒内3D钙钛矿异质结构。

钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的性能得到了快速提高，特别是在绿色和近红外设备中，峰值外部量子效率(EQEs)接近30%，效率下降得到了缓解。然而，目前，EQEs超过20%的纯红色像素主要基于降维的小量子点钙钛矿，这两种材料的载流子迁移率都很低。因此，在纯红色像素中同时实现高亮度和高效率仍然具有挑战性。体三维(3D)混合卤化物钙钛矿(例如，CsPbI_3-xBr_x)具有优异的载流子传输性能和合适的带隙，有希望作为高效和明亮的纯红色像素的发光候选物。尽管如此，由这些材料制造的PeLEDs仍然存在严重的效率下降，其潜在机制仍不清楚。因此，使用3D CsPbI_3-xBr_x发射器的明亮且高效的纯红色像素发光二极管尚未报道。

图 | 3D立方相CsPbI_3-xBr_x基纯红像素发光二极管的效率衰减机制。

该研究开发了一种包含窄带隙发射极和宽带隙势垒的CsPbI_3-xBr_x晶粒内异质结构，以限制注入的载流子。通过在[PbX₆] ^4-框架中引入强键合分子来扩展3D CsPbI_3-xBr_x晶格，从而引入宽带隙势垒。这种策略产生了明亮高效的纯红色像素，具有24，600 CD m^-2的高亮度、24.2%的最大外部量子效率和低效率滚降，在22，670 CD m^-2的高亮度下保持10.5%的外部量子效率。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-08867-6

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