5月15日，化學(xué)與化工學(xué)院張卓磊教授課題組在超寬帶光源領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以題為“Ultrabroadband (Vis-NIR) Emission in Single-Component Perovskite LEDs via Tailored Multi-Exciton Energy Transfer Pathways”的論文發(fā)表在期刊Advanced Materials上。
 

　　隨著5G通信、智能照明和量子信息等技術(shù)的快速發(fā)展，同時(shí)覆蓋可見(jiàn)(Vis)到近紅外(NIR)波段的超寬帶高質(zhì)量光源成為多領(lǐng)域技術(shù)升級(jí)的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有光轉(zhuǎn)化發(fā)光二極管(LED)普遍存在發(fā)光不連續(xù)、顯色指數(shù)低、近紅外輸出弱等問(wèn)題，難以兼顧高效、穩(wěn)定發(fā)光與器件集成，制約了超寬帶光源的發(fā)展。如何高效整合多通道發(fā)光中心、精準(zhǔn)調(diào)控激子能量轉(zhuǎn)移并降低能量損失，成為該領(lǐng)域亟需突破的重要科學(xué)問(wèn)題。
 

　　針對(duì)上述挑戰(zhàn)，課題組提出了基于多激子能量轉(zhuǎn)移路徑定向調(diào)控的新策略，采用Sb3?/稀土離子共摻雜的空位有序Cs?HfCl?納米晶體系，通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化摻雜濃度、激發(fā)波長(zhǎng)與稀土離子種類，實(shí)現(xiàn)了高效的可見(jiàn)-近紅外超寬光譜發(fā)光。研究揭示，Sb3?離子在該體系中誘導(dǎo)形成單重態(tài)與三重態(tài)多激子發(fā)光中心，并與稀土離子之間建立高效能量轉(zhuǎn)移通道，拓展了發(fā)光波段并提升了發(fā)光效率。基于該材料開(kāi)發(fā)的單組分LED展現(xiàn)出波長(zhǎng)覆蓋至1200 nm的連續(xù)發(fā)光，顯色指數(shù)超過(guò)97，同時(shí)表現(xiàn)出良好的器件穩(wěn)定性。結(jié)合實(shí)驗(yàn)與第一性原理計(jì)算，該研究深入揭示了多激子-稀土離子協(xié)同能量調(diào)控的電子結(jié)構(gòu)與發(fā)光機(jī)制，為開(kāi)發(fā)新一代高性能超寬帶固態(tài)光源提供了理論支撐與材料基礎(chǔ)，并在醫(yī)療照明、雙模夜視成像、精準(zhǔn)色彩顯示、高端藝術(shù)照明等領(lǐng)域展現(xiàn)出重要應(yīng)用潛力。
 

　　該項(xiàng)研究為課題組在超寬帶光源領(lǐng)域的階段性進(jìn)展，相關(guān)激子動(dòng)力學(xué)調(diào)控、能量轉(zhuǎn)移精細(xì)控制、材料集成與高性能器件開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵問(wèn)題仍有待深入攻關(guān)，課題組將圍繞上述方向持續(xù)系統(tǒng)推進(jìn)。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(22305089)以及廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金(2025A1515011642)的資助。我校為該項(xiàng)工作的第一完成單位及通訊單位，化學(xué)與化工學(xué)院2022級(jí)博士生辛玉香為該論文的第一作者，張卓磊教授為論文唯一通訊作者。