近日，课题组在锡基钙钛矿LED研究方向取得重要进展。相关成果以“Functional Component Driven Phase Stabilization and Defect Passivation toward Efficient and Air-Stable CsSnI3 Near-Infrared Light-Emitting Diodes”为题发表在国际知名期刊《Nano Letters》上。论文第一作者为博士研究生姬心震和本科生杨依萍，通讯作者为史志锋教授，郑州大学物理学院为第一单位。
近红外LEDs在夜视、通信及生物特征分析与识别等领域具有广阔的应用前景。全无机锡基钙钛矿CsSnI3 因其生物安全性和完全位于近红外区的发射光谱，被视为是构筑高性能近红外LEDs的理想发光材料。然而，其结构容忍因子（t）接近钙钛矿晶体结构稳定范围的下限，导致其在室温空气中发生自发相变；同时，锡基钙钛矿还存在结晶速率过快、自发氧化等问题，严重制约了其发光效率与稳定性。
针对上述挑战，本研究通过合理的组分工程设计，提出并实现了一种双离子协同替代策略。研究人员系统性地用GA+部分替代Cs+，并用SCN−部分取代I−，有效优化了t值，使光活性相在室温空气中稳定存在超过200分钟。机理研究表明，SCN−与Sn2+配位以抑制氧化，而GA+中的-NH2与I形成氢键以抑制VI形成。因此，基于双离子协同替代的CsSnI3近红外发光二极管展现出6.01%的峰值外量子效率和2500分钟的优异半衰期。此外，本研究还首次在空气环境下展示了未封装CsSnI3红外LED在夜视照明、医学成像和无损检测等领域的可行性，证实了其在实际应用中的巨大潜力。
该项工作得到了国家自然科学基金项目、河南省自然科学基金等项目的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c05816
