鑭系納米晶在電致發(fā)光（Electroluminescence，EL）應(yīng)用中具有獨特優(yōu)勢，包括窄帶發(fā)射、高色純度和組分可調(diào)的發(fā)光輸出。然而，其絕緣特性對載流子的傳輸與注入提出了挑戰(zhàn)，阻礙了它們在電驅(qū)動光電器件中的應(yīng)用。
2025 年 11 月 19 日，黑龍江大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院許輝教授、韓春苗教授，清華大學(xué)深圳國際研究生院韓三陽副教授及新加坡國立大學(xué)劉小剛教授團隊合作，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Electro-generated excitons for tunable lanthanide electroluminescence 的研究論文，黑龍江大學(xué)為該論文第一單位，據(jù)悉，這也是黑龍江大學(xué)校史首篇 Nature 論文。
該研究實現(xiàn)了鑭系納米晶（NaGdF?:X）在電致發(fā)光器件中的應(yīng)用研究突破，通過功能化配體設(shè)計克服材料絕緣性挑戰(zhàn)，實現(xiàn)高效多色發(fā)光調(diào)控。
在這項最新研究中，研究團隊展示了一種基于絕緣性鑭系氟化物納米晶（4 nm；NaGdF?:X；X = Tb3?、Eu3?或Nd3?）的高效電致發(fā)光策略，該納米晶表面包覆了一系列功能化的2-（二苯基磷酰基）苯甲酸（ArPPOA）。這些配體具有供體-氧化膦受體雜化結(jié)構(gòu)，通過羧基和 P=O 配位點與納米晶結(jié)合，并通過調(diào)控配體內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移特性有效敏化鑭系納米晶的發(fā)光。
氧化膦-鑭系氟化物納米晶發(fā)光體的系統(tǒng)設(shè)計
超快光譜研究表明，ArPPOA 與鑭系納米晶之間的強耦合促進了系間竄越（ISC；<1納秒）及三線態(tài)能量向納米晶的高效轉(zhuǎn)移（效率高達96.7%）。通過精確控制納米晶中摻雜元素的組成和濃度，該研究實現(xiàn)了不依賴器件結(jié)構(gòu)改變的全色域多色電致發(fā)光，其中 Tb3? 體系的外量子效率超過 5.9%。
總的來說，該配體功能化納米晶平臺為絕緣納米晶體系的激子調(diào)控提供了一種模塊化策略，為開發(fā)光譜精確的電致發(fā)光材料開辟了新路徑。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09717-1
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