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Nat. Rev. Mater.南理工曾海波團隊在半導體發光研究進展

來源：南京理工大學鐘聲新聞網      2022-07-25
導讀：近日，南京理工大學曾海波教授領銜的新型顯示材料與器件工信部重點實驗室與德國慕尼黑工業大學合作在國際頂級期刊Nature Reviews Materials（影響因子77）上以“Bespoke crystalline hybrids towards the next generation of white LEDs”為題發表前瞻性評述。
曾海波教授團隊長期從事低維半導體材料與光電器件研究。在國際上率先發展了鈣鈦礦量子點發光顯示方向的紅綠藍及白光QLED器件。2021年，團隊在國際頂級期刊Nature Photonics（影響因子40）上首次報道了基于單層金屬鹵化物的高效電致白光（Nature Photonics 15 (3), 238-244，ESI前1%高被引論文，ESI前0.1%熱點論文），促進新一代照明顯示白光電光源的發展，在鈣鈦礦與照明顯示交叉領域引起了新一波研究熱潮。但是目前單層白光LED在發光材料設計及性能提升方面仍然存在著諸多問題，比如如何提升電荷傳輸性能、提升器件穩定性等均具有較大的挑戰。

根據《World Energy Outlook 2021》分析，白光照明的電能消耗約占每年全世界電量的20%，并占據了全球12%的二氧化碳排放量。發光二極管（LED）是電力驅動的光源，具有體積小、重量輕、能效高等優勢。目前商業化的LED照明技術為藍光LED芯片（如氮化鎵）激發熒光粉產生互補色從而混合形成白光，該成果也獲得2014年的諾貝爾物理學獎。然而，以藍光芯片作為激發光源，使得產生的白光光譜中具有極高的藍光比例，造成LED顯色指數較低并引發嚴重的藍光污染問題，這也是現代社會人們睡眠障礙和視網膜損傷的根源。因此，如何設計健康、高顯色指數、高效的白光材料與器件具有極為深遠的意義。
聯合團隊在該文中指出，具有自陷態激子特征的金屬鹵化物材料是下一代健康、高質量照明的理想候選材料。此種材料的寬譜發光可覆蓋整個可見光光譜，同時具有大的斯托克斯位移。用單一發光層構筑電致白光發光器件，不僅可以從源頭上最大限度地減少藍光污染（無藍光激發源），而且避免自吸收效應，同時克服了傳統LED光激發過程中二次能量損失并簡化器件結構。但是，較差的電荷傳輸特性阻礙了自陷態材料實現高效電致白光。
對于未來發展，研究人員認為通過將自陷態納米材料嵌入金屬有機框架、共價有機框架等結構，利用其自身的納米級空間，一方面可以調控自陷態材料的生長與鈍化缺陷，提供優異的有機配體修飾平臺和孔徑并提升其發光性能及穩定性；另一方面可以降低激子自陷的能壘并調控自陷態材料的電荷傳輸性能，使得載流子的傳輸與注入更為高效。研究人員提出通過合理設計自陷態金屬鹵化物與有機框架的結構及性能，可為未來健康、高質量的新型照明和顯示技術的發展開辟一條新的道路。
南京理工大學曾海波教授，李偉金教授和慕尼黑工業大學Roland A. Fischer院士為共同通訊作者，南京理工大學為第一通訊單位，我校博士生陳嘉偉和慕尼黑工業大學Soumya Mukherjee博士（現愛爾蘭利默瑞克大學助理教授）為文章的共同第一作者。
曾海波教授簡介：國家杰出青年基金獲得者，國家級領軍人才，英國皇家化學會會士，美國光學會會士，新型顯示材料與器件工信部重點實驗室創始人，南京理工大學材料學院院長。長期從事低維半導體與光電器件研究，主持國家重點研發計劃項目課題、國家自然科學基金重點項目、國防科技創新特區項目，發表Nature Photonics、Nature Electronics、Nature Reviews Materials、Nature Communications、Advanced Materials等期刊論文300余篇，SCI引用4萬余次，單篇引用超過1000次6篇，最高超過2000次，H因子105，獲Nature、Nature Materials Review、Nature Nanotechnology等專題評論20次。2017年以來連續入選科瑞維安全球高被引科學家、愛思維爾全球2%頂尖科學家，獲中國照明學會LED首創獎金獎、安徽省科技獎一等獎、江蘇省高校科技獎一等獎、江蘇省教學成果獎一等獎。
李偉金教授簡介：海外高層次引進人才（國家級青年計劃），洪堡學者，福建省自然科學獎一等獎（排名第五）獲得者，江蘇省材料協會會員。主要從事無機-有機雜化材料及電（導電、介電等）、磁調控和發光顯示調控。以第一或通訊作者發表Nature Communications, Nature Review Materials和Advanced Materials等期刊論文>37篇，被引超過1500次。

參考資料：https://zs.njust.edu.cn/91/9a/c3558a299418/page.htm

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