鉴于此，香港科技大学范智勇团队采用近距离气相反应方法（CSVR）在疏水多孔氧化铝膜 (porous alumina membranes，PAM) 中展示了具有高度均匀的结晶钙钛矿量子线 (quantum-wire，QWs) 阵列。该生长方法具有普适性，改变不同组分的金属卤化物钙钛矿（即 APbX3（A = Cs，MA)；X = I、Br、Cl 或组合）均可实现在大面积平面和 3D 球形基底上成功制备，并且PL覆盖整个可见光波段（蓝色、青色、绿色和红色）。MAPbBr3 QWs 阵列在环境条件下显示 92% 的PLQY和保持 50% PL (TPL50) 的时间为 5,644 小时。将MAPbBr3 QWs用于平面 LED，在环境条件下具有 31,667 cd m-2 的高峰值亮度和 16.9 小时的长寿命。受益于 PAM 基板、CSVR 工艺和空穴传输层 (HTL) 蒸发的可扩展性，MAPbBr3 QWs LED 表现出优异的可扩展性。通过该方法实现了具有电致发光 (electroluminescence，EL) 的四英寸晶圆级 LED 器件的成功制备，并且CSVR QWs 生长的共形特性能够制造出独特的 3D 球形 LED 器件。

MAPbBr3 QWs 的生长及表征

图1. CSVR 工艺生长MAPbBr3 QWs及其相应的表征。

首先通过控制MAPbBr3 QWs的生长速度实现其在PAM中的结晶度（以PL强度表示），并且在QWs生长结束后通过离子研磨方法将上表面的多晶钙钛矿去除以保证QWs的结晶质量。通过改变PAM的孔径，可以实现PL发射峰位的调控。

CSVR工艺生长QWs的普适性验证

图2. CSVR 工艺的普适性及钙钛矿QWs柔韧性表征。

通过改变钙钛矿的组成成分，均可实现QWs的成功制备，其发射光谱涵盖了整个可见光波段。同时在四英寸圆形和柔性基底上实现了QWs的成功制备。

MAPbBr3 QWs的环境稳定性表征

图3. MAPbBr3 QWs的机械和环境稳定性表征

相比较于MAPbBr3平面薄膜，所制备的MAPbBr3 QWs具有较高的黏聚力，并且在温度为23 °C 和 湿度为~45–55%的环境条件下，MAPbBr3 QWs的PL达到50%的保存时间为5,644 h，表现出较高的环境稳定性。

MAPbBr3 QWs LED器件的形貌和性能表征

图4. 平面MAPbBr3 QWs LED器件的性能表征。

图5. 大面积平面MAPbBr3 QWs LED器件的性能表征。

图6. 曲面MAPbBr3 QWs LED器件的性能表征。

受益于 PAM 基板、CSVR 工艺和空穴传输层 (HTL) 蒸发的可扩展性，将所制备的MAPbBr3 QWs用于大面积平面和曲面LEDs器件的制备。3×3 cm2的平面LED器件的最大亮度为31,667 cd m−2（电流密度为477 mA cm−2），其外量子效率（EQE）和电流效率为7.3%和22 cd A−1。同时在三维球形基底上生长MAPbBr3 QWs，并将其用于平面（器件尺寸：2.0 mm × 2.8 mm）和球形LEDs器件。平面LED器件的EQE和亮度可达8.76%和1,300 cd m−2，球形LED器件表现出良好的空间亮度均匀性。

小结：本文通过CSVR方法在二维平面和三维球形基底上均实现了钙钛矿QWs的成功制备，并将其成功用于LEDs器件中，在提高LEDs器件发射光子外耦合效率的同时有望推动钙钛矿QWs LEDs在未来照明中的应用。相关成果以“Large-scale planar and spherical light-emitting diodes based on arrays of perovskite quantum wires”为题发表于国际著名期刊《Nature Photonics》（DOI: 10.1038/s41566-022-00978-0）

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-022-00978-0