近日，我院沈晓冬教授、滕彭彭博士团队在近红外钙钛矿LED领域取得重要研究进展，相关研究成果以“Manipulating Crystallization and Deprotonation Reaction through Surface Engineering of ZnO for Bright and Stable Near-Infrared Perovskite LEDs”为题发表于国际学术期刊《Nano Letters》。我院滕彭彭博士为论文第一作者，西北工业大学徐巍栋教授、南京工业大学杨洁副研究员、电子科技大学白赛教授为论文共同通讯作者。此外，合作单位包括南京大学包春雄教授课题组、清华大学段炼教授课题组、东南大学张天恺教授课题组。

发射波长位于700-1000 nm范围的近红外钙钛矿发光二极管（PeLEDs），在生物医学传感、光通信、夜视成像和可穿戴健康监测等领域具有广阔的应用前景。相较于传统无机和有机近红外发光材料，金属卤化物钙钛矿兼具优异的光电性能、溶液可加工性及柔性大面积制造潜力。近年来，通过分子添加剂工程等策略，近红外PeLEDs的外量子效率已突破20%，器件性能得到显著提升。然而，如何在保持高发光效率的同时进一步提高器件的运行稳定性，仍是该领域面临的重要挑战。

随着器件性能的不断提升，氧化锌（ZnO）已成为高性能近红外PeLEDs中常用的电子传输材料。ZnO不仅能够实现高效电子传输，还可通过诱导甲脒等有机阳离子发生界面去质子化，调控钙钛矿的成核与结晶过程，有利于形成高质量发光薄膜。然而，这一界面反应在钙钛矿成膜后仍可能持续进行，并在热应力下加剧，进而引发钙钛矿薄膜降解，导致器件运行过程中的性能衰减。因此，ZnO在促进钙钛矿结晶的同时，也可能成为影响器件长期稳定性的关键因素，其双重作用对近红外PeLEDs的性能优化提出了新的挑战。

针对这一问题，研究人员尝试采用聚合物界面修饰策略调控ZnO表面性质。受量子点发光二极管（QLEDs）和有机发光二极管（OLEDs）等领域相关研究的启发，聚乙烯亚胺（PEI）及其乙氧基化衍生物（PEIE）被引入PeLEDs器件中，用于调节ZnO的功函数、改善界面润湿性并优化钙钛矿薄膜形成过程。尽管此类界面修饰策略已取得一定成效，但不同改性剂与ZnO及钙钛矿之间的相互作用如何影响界面化学反应和器件运行稳定性，仍缺乏系统认识，制约了高稳定性近红外PeLEDs的进一步发展。

本研究系统探索了ZnO表面改性剂对近红外PeLEDs结晶行为、界面化学及器件性能的影响，并选取聚乙二醇（PEG）和PEIE两种具有不同官能团及界面相互作用特征的聚合物进行对比。研究发现，界面改性剂与ZnO之间的相互作用不仅影响钙钛矿的结晶过程，还会调控界面去质子化反应及其热稳定性。相比PEIE，PEG修饰能够更有效地调节ZnO表面化学性质，抑制不利的界面反应，优化钙钛矿结晶并降低薄膜缺陷密度，从而实现器件辐射亮度与运行寿命的同步提升。该研究揭示了ZnO表面改性剂调控钙钛矿界面化学及器件稳定性的内在联系，为高效率、长寿命近红外PeLEDs的界面工程设计提供了新的思路。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c03636.