南開大學科研團隊在鈣鈦礦超高清顯示技術領域取得了突破性進展，這一創新成果近日在國際頂級期刊《自然》上發表。該研究由南開大學化學學院教授袁明鑒、中國科學院院士陳軍及研究員章煒共同領銜，聯合國內外多家機構共同完成。
針對鈣鈦礦超高清顯示技術中純紅光CsPbI3鈣鈦礦量子點材料相穩定性差這一難題，科研團隊提出了創新的“外延異質結界面應力操控”策略。通過這一策略，團隊首次利用全溶液法實現了鈣鈦礦范德華外延異質結的大面積原位可控制備，成功突破了材料穩定性與器件性能的雙重瓶頸。
鈣鈦礦材料因其熒光量子產率高、色純度高、色域廣等特性，被視為下一代超高清顯示技術的理想選擇。然而，純紅光鈣鈦礦LED長期受到材料穩定性差的困擾，特別是CsPbI3鈣鈦礦量子點，其本征相穩定性較差，室溫下易發生相轉變，轉化為非光學活性相。科研團隊通過深入研究，發現了通過晶格應力操控實現鈣鈦礦局部晶格扭曲，可以顯著增強亞穩態鈣鈦礦材料的相穩定性。
基于這一發現，團隊利用配體分子結構設計調控，創新性地報道了一種全溶液法原位制備鈣鈦礦范德華外延異質結的新策略。通過結合先進的球差校正透射電鏡表征與密度泛函理論研究，團隊首次揭示了鈣鈦礦外延異質結構界面應力對鈣鈦礦量子點晶格結構的調控機制。這一發現為提升鈣鈦礦量子點相穩定性提供了全新的思路。
實驗結果表明，界面應力誘導的晶格扭曲有效抑制了CsPbI3鈣鈦礦量子點的相轉變過程，顯著提升了材料的穩定性。基于這一技術，團隊成功研發出了兼具世界一流性能和穩定性的純紅光鈣鈦礦LED，解決了長期以來困擾該領域的瓶頸問題。這一創新成果為下一代超高清顯示技術的發展提供了關鍵的技術支撐。
該研究匯聚了化學、材料、物理、半導體器件等多學科力量，發展了透射電鏡結構表征的先進技術，實現了鈣鈦礦范德華外延異質結的新物質創造。這一突破不僅攻克了純紅光鈣鈦礦LED核心材料穩定性難題，還有望進一步推動超高清顯示產業的技術革新。
南開大學作為該論文的第一完成單位和唯一通訊單位，展現了其在高性能半導體光電轉換材料及器件研究領域的深厚底蘊和創新能力。團隊成員包括博士研究生韋科妤、周峒和特聘研究員姜源植，他們共同參與了論文的撰寫和實驗工作。袁明鑒教授、陳軍院士和章煒研究員作為通訊作者，分別負責了材料與器件的整體設計、分子結構設計與表征平臺建設以及透射電鏡表征工作。
該研究還得到了北京師范大學、香港大學、洛桑聯邦理工學院、沙特國王大學等多家國內外機構的支持與協作，共同推動了這一領域的前沿研究。
