稀土納米晶是發(fā)光材料中的“絕緣寶石”，雖具有巨大的發(fā)光潛力，卻因自身局限無(wú)法被電流直接“點(diǎn)亮”，阻礙其在光電技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。11月20日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院副教授韓三陽(yáng)團(tuán)隊(duì)與合作者發(fā)布了最新的研究成果：團(tuán)隊(duì)為稀土納米晶設(shè)計(jì)了一件獨(dú)特的“能量轉(zhuǎn)換外衣”，將能量高效傳遞給稀土納米晶的有機(jī)分子界面，為解決電致發(fā)光器件中的研究和應(yīng)用難題創(chuàng)造了新的突破口。
“這項(xiàng)成果的意義在于，我們不僅讓稀土材料‘通上了電’，更打開(kāi)了其在現(xiàn)代光電技術(shù)中應(yīng)用的大門(mén)?！表n三陽(yáng)說(shuō)。
稀土納米晶具有發(fā)光顏色可調(diào)、發(fā)光譜線(xiàn)窄、發(fā)光穩(wěn)定性高等先天優(yōu)勢(shì)，通過(guò)調(diào)控納米晶內(nèi)部摻雜離子組分可使該材料體系實(shí)現(xiàn)廣色域的多色發(fā)光。然而，稀土材料的絕緣特性，使電流難以注入和傳輸其中，因此它無(wú)法像半導(dǎo)體材料那樣被電流直接高效點(diǎn)亮。盡管科研人員在提升其光致發(fā)光效率方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但這個(gè)“電流驅(qū)動(dòng)”的根本瓶頸始終難以突破，嚴(yán)重阻礙了稀土材料在現(xiàn)代光電技術(shù)中的研究和應(yīng)用。
針對(duì)上述難題，韓三陽(yáng)團(tuán)隊(duì)與黑龍江大學(xué)教授許輝、韓春苗團(tuán)隊(duì)和新加坡國(guó)立大學(xué)教授劉小鋼團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，采用有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化策略，精確調(diào)控能級(jí)結(jié)構(gòu)，借助配體工程將激子能量高效分配給鑭系離子發(fā)光體，成功解決了電致發(fā)光中激子產(chǎn)生、注入等核心難題，實(shí)現(xiàn)了高色純度、光譜可調(diào)的高效電致發(fā)光。
多個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該成果在多種波段電致發(fā)光方面具備潛力，特別是在高分辨率、寬色域顯示以及近紅外技術(shù)中，無(wú)需大幅改動(dòng)器件結(jié)構(gòu)，僅通過(guò)調(diào)控稀土離子，即可實(shí)現(xiàn)多色發(fā)光。
這項(xiàng)成果以“捕獲電生激子實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧的稀土納米晶電致發(fā)光”為題在線(xiàn)發(fā)表于《自然》期刊，不僅助力推動(dòng)稀土發(fā)光在柔性顯示、近紅外器件等領(lǐng)域的應(yīng)用，突破國(guó)產(chǎn)光電技術(shù)，未來(lái)還有望進(jìn)一步應(yīng)用到人體健康監(jiān)測(cè)、無(wú)創(chuàng)檢測(cè)，乃至開(kāi)拓農(nóng)作物補(bǔ)光技術(shù)等場(chǎng)景中。
編輯：李華山
