山东大学于伟泳&王亮AM：热蒸发Yb掺杂CsPbCl₃近红外发光二极管中的激子局域化工程

近红外发光在生物成像、夜视和光通信中具有重要应用。Yb³⁺掺杂的CsPbCl₃通过量子剪裁实现了超高光致发光量子产率，这主要归因于Yb³⁺取代Pb²⁺所产生的单一缺陷辅助能量转移路径。然而，是否存在其他路径以促进可见光至近红外的转换，从而进一步提升近红外发光器件的性能，仍是一个开放且引人关注的问题。

本文山东大学于伟泳和王亮等人提出在热蒸发的CsPbCl₃:Yb体系中策略性地设计局域束缚激子。实验表明，束缚激子显著促进了从CsPbCl₃基质到Yb掺杂剂的能量转移，揭示了一条此前未知的激子能量转移通道。原子尺度表征结合第一性原理计算揭示了一种束缚激子驱动的能量转移机制，特别是Cs空位诱导的缺陷在调控激子行为中起到关键作用。

基于这一认识，我们成功制备出高性能近红外发光二极管，其外量子效率达8.9%，辐射亮度为410 mW·Sr⁻¹·m⁻²，标志着热蒸发近红外（>950 nm）发光二极管领域的重大突破。

文章亮点：

1. 提出新型激子能量转移机制：首次在热蒸发Yb掺杂CsPbCl₃薄膜中发现束缚激子辅助的能量转移通道，突破了传统单一缺陷辅助能量转移的局限。

2. 原子尺度揭示Cs空位关键作用：结合HAADF-STEM与第一性原理计算，证实Cs空位是诱导束缚激子形成并增强能量传递效率的关键结构因素。

3. 实现热蒸发近红外LED性能突破：制备出外量子效率达8.9%、辐射亮度410 mW·Sr⁻¹·m⁻²的器件，创下该体系真空沉积近红外LED的最高效率纪录。

S. Wang, S. Zhang, X. Li, D. Huang, W. W. Yu, and L. Wang, “ Exciton Localization Engineering in Thermally Evaporated Yb-Doped CsPbCl3 Near-Infrared Light-Emitting Diodes.” Adv. Mater. (2025): e13853.

https://doi.org/10.1002/adma.202513853

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