近日，探花av 黄维院士团队徐巍栋教授等概述了钙钛矿发光二极管中分子添加剂工作机制的最新进展。相关工作以“Brightening halide perovskite emitters with Lewis basic molecules”为题发表于国际权威学术期刊《Nature Reviews Materials》（影响因子：86.2）。该论文通讯作者为探花av 特聘教授徐巍栋老师和瑞典林雪平大学高峰教授，探花av 为合作通讯单位。

分子工程，尤其是路易斯碱性基团的引入，已成为提升钙钛矿发光二极管（PeLED）效率和稳定性的核心策略之一。尽管已取得重大进展，分子添加剂的选择仍多凭经验，这很大程度上源于对其结构如何决定功能的理解尚不全面。本综述重点关注揭示钙钛矿发光二极管中分子添加剂工作机制的最新进展，并强调其与钙钛矿光伏器件中分子添加剂在结构与功能需求上的本质差异。作者首先探讨了添加剂与钙钛矿前驱体之间化学相互作用及反应的关键作用；随后从分子设计的角度，系统讨论了添加剂的多种效应与功能，包括缺陷工程、结晶调控以及对化学无序的影响。最后，文章概述了面向稳定性提升与合理分子设计的未来研究方向，并展望了将路易斯碱性添加剂拓展至钙钛矿型无铅及自旋极化发射器的应用前景。

图1. 路易斯碱分子在钙钛矿发光二极管和钙钛矿太阳能电池中的不同作用

路易斯碱性分子在钙钛矿光电子学中具有重要的调节薄膜质量和提高薄膜性能的作用。然而，它们的使用在钙钛矿太阳能电池（PSCs）和PeLEDs之间有很大的不同。钙钛矿光吸收剂和发射剂都需要低缺陷密度来抑制非辐射损耗。二者不同的工作原理导致了不同的材料设计要求，包括适当的钙钛矿层厚度和定制的载流子动力学。

图2. 钙钛矿的前驱体化学、路易斯碱添加剂和溶剂

前驱体溶液的组成是选择路易斯碱分子的关键，主要有三个方面。首先，在PSCs中，化学计量或接近化学计量的前驱体配方通常用于促进大晶粒形成和促进有效的电荷传输。相比之下，PeLEDs通常含有过量的卤化物或有机阳离子来钝化缺陷并减小晶粒尺寸。其次，在PSCs中，LD相主要用于表面钝化、带弯曲调制和提高耐湿气性。在PeLEDs中，引入这些相可以增强激子约束，促进辐射重组或设计带隙。因此，发光二极管倾向于使用大量的有机阳离子，导致整体尺寸较低。此外，在PeLEDs中选择路易斯碱分子不仅要考虑配位强度，还要考虑它们在钙钛矿薄膜中控制卤化物分布的能力。

图3. 路易斯碱添加剂在缺陷钝化、结晶控制、成分和相均匀化中的作用

路易斯碱在PeLED开发中最常见的应用包括它们作为分子添加剂的使用。从根本上说，这些分子通过直接与离子缺陷结合来实现钝化或通过主动调节钙钛矿结晶过程来工作。在晶化控制方面，它们的功能在于改善晶体质量，抑制晶粒生长过程中缺陷的形成或调节结晶动力学和控制局部组成和相分布的途径。从结果来看，钙钛矿中的路易斯碱的作用，包括缺陷钝化和结晶控制，是由它们的碱度和它们与钙钛矿前驱体的选择性相互作用决定的。

图4. 钙钛矿发光二极管中的路易斯碱功能层

除了钝化缺陷和促进空穴注入，在钙钛矿薄膜中加入4PACz可以有效地将钙钛矿费米能级从导带附近转移到价带附近，实现可调的n型和p型行为，而不影响钙钛矿的光学性质。钙钛矿表面也可能影响有机HTLs的分子堆积构型。由于更接近钙钛矿表面，“正面”分子取向促进更有效的电荷转移，而“侧面”结构可能导致与钙钛矿的相互作用减弱，降低电荷传输能力。以上结果表明，本身作为电荷传输层（CTL）或界面层使用的路易斯碱分子具有多重功能，超越了传统电荷注入/提取的范畴。

图5. 路易斯碱驱动的钙钛矿发光二极管的发展方向和未来展望

基于路易斯碱性添加剂提高PeLED性能的基本原理，其应用现已拓展到多个新兴的前沿领域。定制化的分子策略正日益针对真空沉积、无铅成分和手性或自旋极化功能的具体需求进行优化，共同建立了一个多功能平台，以实现新型器件功能。

综上，PeLEDs对分子添加剂的需求与PSCs存在根本性差异，这源于两者在工作原理、载流子动力学、材料组成及器件结构上的不同。在PeLEDs中，添加剂不仅需要具备更强的配位能力以竞争富卤素环境，还需通过氢键、螯合效应、氧化还原等协同作用，同时实现缺陷钝化、结晶动力学调控以及局部组成与相分布均一化。此外，作为电荷传输层的路易斯碱分子也超越了传统功能，能参与能带调控、界面掺杂和构建量子阱结构。

该工作获得了国家自然科学基金的资助和支持。

文章链接：//www.nature.com/articles/s41578-026-00909-3.