近年来，金属卤化物因其优异的光电性能，成为新一代光电子器件 (如太阳能电池和发光二极管LED) 研究的热点。其中，含铅卤化物材料性能最为出色，但其潜在的重金属毒性问题，严重制约了其在实际应用中的推广。锡 (Sn) 与铅同属IVA族元素，具有相似的价电子构型和离子半径，被认为是最具潜力的无铅替代元素之一。近年来，袁方龙教授课题组聚焦于锡基卤化物发光材料的维度调控、光电特性及其在LED器件中的应用研究。此前通过调控三维 (3D) CsSnI3锡基卤化物中的空穴掺杂浓度，成功构建了高性能的近红外LED器件 (Nat. Photonics 2024, 18, 170-176)；通过调控二维 (2D) PEA2SnI4锡基卤化物的结晶动力学，实现了高色纯度的红光LED器件 (Sci. Adv. 2020 6, eabb0253)。相较于2D和3D结构，零维 (0D) 锡基卤化物由于其显著的量子限域效应，表现出优异的发光效率与材料稳定性，是LED器件中极具潜力的候选发光材料。然而，0D结构普遍存在较差的电导率，载流子注入与传输效率低下，严重限制了其LED器件性能。因此，如何有效提升0D锡基卤化物器件中载流子注入效率，已成为推动其LED器件性能突破的关键技术挑战。

针对0D锡基卤化物“发光强但导电弱”的固有难题，袁方龙教授课题组创新性地提出了一种“主客体发光层设计策略”，巧妙地将高效发光单元与优良载流子传输框架相结合，有效推动了高性能0D锡基卤化物LED器件的实现。在该策略中，将具有优异发光性能的0D锡基卤化物“嵌入”到载流子传输与注入性能突出的主体材料中，显著提升了器件中载流子注入与迁移效率。同时，该设计优化了载流子复合过程的平衡，并改善了发光层薄膜的形貌与均匀性。得益于这一设计，所构筑的LED器件展现出超过7000 cd m-2的高亮度输出，较以往报道提升了一个数量级。进一步地，通过调控器件结构，实现了白光发射的0D锡基卤化物LED器件，其色度坐标为(0.37, 0.35)，接近自然白光。该研究不仅突破了0D锡基卤化物在电致发光应用中的关键技术瓶颈，也为高性能非铅金属卤化物LED器件的开发提供了全新的设计思路和实现路径。

图1 主客体策略构筑高性能0D锡基卤化物LED器件

该研究近期以“Binary host-guest strategy enables bright and efficient lead-free zero-dimensional tin halide light-emitting diodes”为题，在《Science Advances》上发表(//www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw5454)。论文第一作者为2023级硕士生滕茜 (2025级硕博连读生)，通讯作者为袁方龙教授。感谢科技部、基金委、北京市及色漫网 的经费支持。