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，卻因自身局限無法被電流直接“點亮”，阻礙其在光電技術領域的產(chǎn)業(yè)化應用。11月20日，清華大學深圳國際研究生院副教授韓三陽團隊與合作者發(fā)布了最新的研究成果：團隊為稀土納米晶設計了一件獨特的“能量轉換外衣”，將能量高效傳遞給稀土納米晶的有機分子界面，為解決電致發(fā)光器件中的研究和應用難題創(chuàng)造了新的突破口。
“這項成果的意義在于，我們不僅讓稀土材料‘通上了電’，更打開了其在現(xiàn)代光電技術中應用的大門。”韓三陽說。
稀土納米晶具有發(fā)光顏色可調、發(fā)光譜線窄、發(fā)光穩(wěn)定性高等先天優(yōu)勢，通過調控納米晶內部摻雜離子組分可使該材料體系實現(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，因此它無法像半導體材料那樣被電流直接高效點亮。盡管科研人員在提升其光致發(fā)光效率方面取得了長足進步，但這個“電流驅動”的根本瓶頸始終難以突破，嚴重阻礙了稀土材料在現(xiàn)代光電技術中的研究和應用。
針對上述難題，韓三陽團隊與黑龍江大學教授許輝、韓春苗團隊和新加坡國立大學教授劉小鋼團隊聯(lián)合攻關，采用有機-無機雜化策略，精確調控能級結構，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，實現(xiàn)了高色純度、光譜可調的高效電致發(fā)光。
多個實驗結果顯示，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中，無需大幅改動器件結構，僅通過調控稀土離子，即可實現(xiàn)多色發(fā)光。
這項成果以“捕獲電生激子實現(xiàn)可調諧的稀土納米晶電致發(fā)光”為題在線發(fā)表于《自然》期刊，不僅助力推動稀土發(fā)光在柔性顯示、近紅外器件等領域的應用，突破國產(chǎn)光電技術，未來還有望進一步應用到人體健康監(jiān)測、無創(chuàng)檢測，乃至開拓農作物補光技術等場景中。
編輯：李華山
