山东大学在近红外发光材料及LED研究中取得新进展

近日，山东大学王亮教授团队在近红外发光材料及发光二极管领域研究中取得重要进展，相关成果发表于期刊Advanced Materials（影响因子：26.8）。

近红外发光二极管在夜视、生物医学成像、光通信、传感及安全领域至关重要，金属卤化物发光材料因窄半峰宽、可调带隙、高载流子迁移率等优势成为核心候选材料。但该领域存在关键瓶颈：一是近红外荧光粉长期偏重提升内部量子效率（IQE），忽视吸收效率（AE），导致外部量子效率（EQE）停滞；二是实现波长超950 纳米的高效热蒸发 Yb 掺杂 CsPbCl3近红外发光二极管难度大，现有缺陷辅助能量转移机制单一。针对这些问题，王亮教授团队分别提出创新性解决方案，为近红外发光二极管器件性能突破与应用拓展奠定基础。

针对近红外发光的 EQE 停滞问题，王亮、于伟泳教授团队联合吉林大学郑传涛教授、中南大学肖泽文教授团队，提出协同优化AE 与 IQE 的新策略，设计出无铅钙钛矿单组分固溶体材料 Cs2Te0.92Mo0.08Cl6。该材料实现750-1350 纳米宽带近红外发射，内部量子效率达 97.4%，在超过 900 纳米的宽带近红外荧光粉中创下 65.6% 的外部量子效率纪录；其卓越性能源于强光子捕获、低声子能量及 I 型能带对齐的协同效应。

此外，该材料稳定性优异，基于 395 纳米紫外芯片制备的近红外 LED，电光转换效率达 15.2%、光输出功率达 112 mW，且在乙醇浓度检测、太阳能收集、夜视及防伪领域验证了实际应用价值。相关工作以“Unlocking High External Quantum Yield for Broadband Near-Infrared Emission From Lead-Free Perovskite Variant Solid Solutions Cs2Te1‒xMoxCl6”为题发表在Advanced Materials。山东大学博士后李鑫为论文第一作者，王亮教授为核心通讯作者，山东大学为第一作者单位及核心研究单位。

此外，在可异质集成、埃级厚度控制的热蒸发制备电致近红外发光二极管方面。传统CsPbCl3:Yb发光的缺陷辅助能量转移机制单一，缺乏加速可见光至近红外能量转移的协同路径。王亮、于伟泳教授团队提出束缚激子局域化工程策略，通过可异质集成、埃级厚度控制的热蒸发方法。在热蒸发CsPbCl3:Yb 体系中构建局域束缚激子，实验证实其可显著促进基质向 Yb 掺杂剂的能量转移；结合原子尺度表征与第一性原理计算，解析出束缚激子驱动的激子转移机制，并证实 Cs 空位缺陷的关键调控作用。

基于该机理制备的近红外发光二极管，外量子效率达 8.9%、辐射亮度达 410 mW・Sr-1・m-2，创造热蒸发法制备波长> 950 纳米近红外发光二极管的新纪录。相关工作以“Exciton Localization Engineering in Thermally Evaporated Yb-Doped CsPbCl3 Near-Infrared Light-Emitting Diodes”为题发表在Advanced Materials。山东大学硕士研究生王烁为论文第一作者，王亮教授为核心通讯作者，山东大学为第一作者单位及唯一通讯作者单位。

王亮课题组长期从事光电材料及其功能化光电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等学术期刊发表研究论文。相关研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省泰山学者基金和山东省自然科学基金等项目的支持。

来源：山东大学

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