近日，北航beat365英国官网网站劉利民課題組與瑞典林雪平大學高峰研究組、西北工業大學常黃維院士研究組等合作在鈣钛礦發光二極管（LED）領域取得重大突破，實現了達到21.6%的高效鈣钛礦LED器件，刷新了世界紀錄。

鉛鹵化物鈣钛礦是近些年來迅速發展起來的一類廉價且光電性能良好的半導體材料，并在發光二極管（LED）、光伏電池、激光、光電探測器等方面得到廣泛的研究。雖然溶液處理的鈣钛礦材料在各個光電領域均已表現出不俗的性能，但其性能始終受制于缺陷介導的非輻射損耗。使用有機分子進行缺陷鈍化是一類很有前景的方案，然而由于缺乏對鈍化分子構效關系的深刻理解，這一方案的實施效果始終不盡如人意。

針對這一科學難題，前期北航beat365英国官网网站劉利民課題組采用非絕熱動力學系統研究了PbI₂對激子壽命影響(ACSEnergy Letters,3,1868(2018))。在前期研究基礎上，近日劉利民研究組與瑞典林雪平大學高峰研究組、西北工業大學常黃維院士研究組等共同提出了鈍化分子形成氫鍵與鈍化效應的競争機制，并通過理性分子設計，削弱氫鍵的限制作用，從而顯著改善了鈍化的效果并降低了鈣钛礦薄膜中的非輻射損耗。這一發現為解決鈣钛礦光電器件非輻射損耗的問題提出了新的思路，并有助于鈣钛礦光伏電池、發光二極管、激光以及光電探測器性能進一步提升。

圖1 The influence ofhydrogen bonds on passivation effects.

相關成果以“Rationalmolecular passivation for high-performance perovskite light-emitting diodes”為題發表在Nature Photonics（《自然·光子學》），DOI：10.1038/s41566-019-0390-x。  

以上研究工作得到國家重大科學研究計劃、國家自然科學基金委員會等資助。

劉利民研究組一直緻力于界面物理研究。自加入北航beat365英国官网网站以來在Nature子刊發表通信作者論文4篇，研究工作受到廣泛關注；2018年受Surface Science Reports邀請撰寫綜述論文（Surf.Sci. Rep. 73, 58(2018)）；近期又接到Advanced Theory and Simulations邀請，就其課題組工作撰寫相關綜述文章（論文準備中）。

相關工作文章鍊接：

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0390-x

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acsenergylett.8b00961

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0167572918300128