【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，山東大學(xué)王亮教授團隊在近紅外發(fā)光材料及發(fā)光二極管領(lǐng)域研究中取得重要進展，相關(guān)成果發(fā)表于期刊Advanced Materials(影響因子：26.8)。
近紅外發(fā)光二極管在夜視、生物醫(yī)學(xué)成像、光通信、傳感及安全領(lǐng)域至關(guān)重要，金屬鹵化物發(fā)光材料因窄半峰寬、可調(diào)帶隙、高載流子遷移率等優(yōu)勢成為核心候選材料。但該領(lǐng)域存在關(guān)鍵瓶頸：一是近紅外熒光粉長期偏重提升內(nèi)部量子效率(IQE)，忽視吸收效率(AE)，導(dǎo)致外部量子效率(EQE)停滯；二是實現(xiàn)波長超950 納米的高效熱蒸發(fā) Yb 摻雜 CsPbCl3近紅外發(fā)光二極管難度大，現(xiàn)有缺陷輔助能量轉(zhuǎn)移機制單一。針對這些問題，王亮教授團隊分別提出創(chuàng)新性解決方案，為近紅外發(fā)光二極管器件性能突破與應(yīng)用拓展奠定基礎(chǔ)。
針對近紅外發(fā)光的 EQE 停滯問題，王亮、于偉泳教授團隊聯(lián)合吉林大學(xué)鄭傳濤教授、中南大學(xué)肖澤文教授團隊，提出協(xié)同優(yōu)化AE 與 IQE 的新策略，設(shè)計出無鉛鈣鈦礦單組分固溶體材料 Cs2Te0.92Mo0.08Cl6。該材料實現(xiàn)750-1350 納米寬帶近紅外發(fā)射，內(nèi)部量子效率達 97.4%，在超過 900 納米的寬帶近紅外熒光粉中創(chuàng)下 65.6% 的外部量子效率紀(jì)錄；其卓越性能源于強光子捕獲、低聲子能量及 I 型能帶對齊的協(xié)同效應(yīng)。此外，該材料穩(wěn)定性優(yōu)異，基于 395 納米紫外芯片制備的近紅外 LED，電光轉(zhuǎn)換效率達 15.2%、光輸出功率達 112 mW，且在乙醇濃度檢測、太陽能收集、夜視及防偽領(lǐng)域驗證了實際應(yīng)用價值。相關(guān)工作以“Unlocking High External Quantum Yield for Broadband Near-Infrared Emission From Lead-Free Perovskite Variant Solid Solutions Cs2Te1?xMoxCl6”為題發(fā)表在Advanced Materials。山東大學(xué)博士后李鑫為論文第一作者，王亮教授為核心通訊作者，山東大學(xué)為第一作者單位及核心研究單位。
此外，在可異質(zhì)集成、埃級厚度控制的熱蒸發(fā)制備電致近紅外發(fā)光二極管方面。傳統(tǒng)CsPbCl3:Yb發(fā)光的缺陷輔助能量轉(zhuǎn)移機制單一，缺乏加速可見光至近紅外能量轉(zhuǎn)移的協(xié)同路徑。王亮、于偉泳教授團隊提出束縛激子局域化工程策略，通過可異質(zhì)集成、埃級厚度控制的熱蒸發(fā)方法。在熱蒸發(fā)CsPbCl3:Yb 體系中構(gòu)建局域束縛激子，實驗證實其可顯著促進基質(zhì)向 Yb 摻雜劑的能量轉(zhuǎn)移；結(jié)合原子尺度表征與第一性原理計算，解析出束縛激子驅(qū)動的激子轉(zhuǎn)移機制，并證實 Cs 空位缺陷的關(guān)鍵調(diào)控作用。基于該機理制備的近紅外發(fā)光二極管，外量子效率達 8.9%、輻射亮度達 410 mW?Sr-1?m-2，創(chuàng)造熱蒸發(fā)法制備波長> 950 納米近紅外發(fā)光二極管的新紀(jì)錄。相關(guān)工作以“Exciton Localization Engineering in Thermally Evaporated Yb-Doped CsPbCl3 Near-Infrared Light-Emitting Diodes”為題發(fā)表在Advanced Materials。山東大學(xué)碩士研究生王爍為論文第一作者，王亮教授為核心通訊作者，山東大學(xué)為第一作者單位及唯一通訊作者單位。
王亮課題組長期從事光電材料及其功能化光電器件方面的研究工作，目前已在Nature Energy、Nature Communications、Science Advances、Advanced Materials(3篇)、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文。相關(guān)研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、山東省泰山學(xué)者基金和山東省自然科學(xué)基金等項目的支持。
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