本报讯（记者温才妃 通讯员周伟）日前，中科院院士黄维和新利18彩票 教授王建浦、王娜娜团队基于对添加剂诱导结晶过程的研究，设计出具有氨基和羧基双官能团的新型添加剂分子，制备的近红外钙钛矿发光二极管（LED）器件外量子效率（电转化成光的量子效率）达22.2%，刷新了近红外钙钛矿LED的效率纪录。研究成果近日刊登于《自然—通讯》。

金属卤化物钙钛矿材料被认为是最有前途的半导体材料之一，在LED、太阳能电池和激光器等领域有着广泛的应用前景。在钙钛矿光电器件领域，引入添加剂进行缺陷钝化是实现高质量钙钛矿材料的有效策略，然而目前关于添加剂对钙钛矿晶体形成过程的影响还缺乏深入理解。

该研究团队通过研究发现，钙钛矿的结晶过程是由添加剂与前驱体溶液中的甲酰胺碘（FAI）相互作用决定的。

王娜娜表示，含氨基的添加剂能与FAI形成中间结构，使前驱体中游离的FAI耗尽，这有利于溶液法制备薄膜初期从溶液表面垂直向下生长钙钛矿晶体，最终在退火过程（也就是高温加热使薄膜中液体挥发掉的过程）中，形成结晶性高、晶界少的垂直取向钙钛矿晶体。相反，与甲酰胺碘相互作用较弱的添加剂则对结晶过程的影响较小，主要是钝化卤化物空位的缺陷，填补晶体上一些缺失部位。

基于这一认识，研究人员设计了具有氨基和羧基双官能团的新型添加剂分子，制备的近红外钙钛矿LED器件外量子效率达22.2%，再次刷新了钙钛矿LED的效率纪录。

该研究还给出了一种添加剂筛选的普适性方法，对实现高性能钙钛矿光电器件具有重要意义，“我们的研究表明，选择添加剂，一方面需要具有可以钝化缺陷的官能团，另一方面需要具有类似氨基的官能团使钙钛矿晶体垂直取向生长，以使晶体生长的质量更高。” 王建浦说。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-021-25407-8

2021年9月23日《中国科学报》第4版：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2021/9/365477.shtm