麥姆斯咨詢獲悉，近日，山東大學(xué)王亮教授團(tuán)隊(duì)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(jìn)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(shí)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(jī)制單一。針對這些問題，王亮教授團(tuán)隊(duì)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，山東大學(xué)王亮、于偉泳教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合吉林大學(xué)鄭傳濤教授、中南大學(xué)肖澤文教授團(tuán)隊(duì)，提出協(xié)同優(yōu)化AE與IQE的新策略，設(shè)計(jì)出無鉛鈣鈦礦單組分固溶體材料Cs2Te0.92Mo0.08Cl6。該材料實(shí)現(xiàn)750-1350納米寬帶近紅外發(fā)射，內(nèi)部量子效率達(dá)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(qiáng)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(dá)15.2%、光輸出功率達(dá)112 mW，并且在乙醇濃度檢測、太陽能收集、夜視及防偽領(lǐng)域驗(yàn)證了實(shí)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。
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(jī)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。山東大學(xué)王亮、于偉泳教授團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)證實(shí)其可顯著促進(jìn)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(jì)算，解析出束縛激子驅(qū)動的激子轉(zhuǎn)移機(jī)制，并證實(shí)Cs空位缺陷的關(guān)鍵調(diào)控作用。
基于上述機(jī)理制備的近紅外發(fā)光二極管，外量子效率達(dá)8.9%、輻射亮度達(dá)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。
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