近期，南京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院/格萊特研究院曾海波&陳嘉偉團(tuán)隊關(guān)于低維光電器件系列重要研究進(jìn)展，相關(guān)研究成果發(fā)表在刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。

半導(dǎo)體量子點具有高熒光量子產(chǎn)率、超純發(fā)光、兼容溶液工藝等優(yōu)點，在白光照明與多彩顯示領(lǐng)域展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價值，并因此獲得2023年諾貝爾化學(xué)獎。曾海波團(tuán)隊長期專注于探究量子點為代表的低維材料的光電性能以及器件物理，在國際上形成了系列特色研究成果。

2020年，曾海波教授團(tuán)隊在Nature Photonics上首次報道了基于單層無機(jī)半導(dǎo)體的高效電致白光（Nat. Photon. 2021, 15, 238），在照明顯示交叉領(lǐng)域引起了新一波研究熱潮。2022年，團(tuán)隊深入探討和總結(jié)了目前單層白光LED在發(fā)光材料設(shè)計及性能提升方面存在的問題，并對未來健康、高質(zhì)量的新型照明技術(shù)的發(fā)展道路提出了建議和展望（Nat. Rev. Mater. 2022, 7, 677）。近期，基于上述研究基礎(chǔ)，團(tuán)隊針對該CsPbI3多相體系載流子傳輸通道不確定、載流子分配與復(fù)合機(jī)制不明晰等系列問題，通過對納米尺度下多相體系的相成分、相結(jié)構(gòu)、相分布、相效應(yīng)的精細(xì)調(diào)控，進(jìn)而實現(xiàn)載流子的合理分配與平衡傳輸，揭示了兩相界面局域激發(fā)態(tài)和復(fù)合特性，實現(xiàn)了白光光譜各成分的可控調(diào)節(jié)。最終構(gòu)建的全光譜白光LED（400-780 nm）實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的色坐標(biāo)（0.33，0.33）、超高顯色指數(shù)95、5835 K的色溫。此外，其色偏差值低至−3×10−4，M/P比值為1.004。與標(biāo)準(zhǔn)太陽光的五項核心參數(shù)的匹配因子達(dá)到了100%、95%、99.4%、99.97%、99.6%。以上結(jié)果均表明這是迄今為止最接近太陽光的電致白光，進(jìn)一步拓寬了白光LED的應(yīng)用范圍。

圖片:ed45eeba-cc21-4d80-b690-2ca29200808f (1).png

圖1.類太陽光譜電致白光的性能

在另一項工作中，團(tuán)隊利用Rb+和K+替代摻雜來穩(wěn)定鈣鈦礦立方晶體結(jié)構(gòu)，并以量子線的形式嵌入納米多孔氧化鋁模板中。內(nèi)部缺陷的抑制和激子結(jié)合能的增強(qiáng)導(dǎo)致共摻雜鈣鈦礦量子線中的非輻射復(fù)合降低。基于量子線所構(gòu)筑的多色LED（純藍(lán)光476 nm，天藍(lán)光483 nm，天藍(lán)光490 nm以及綠光512 nm）的最大外量子效率分別為17.5%、21.2%、24.9%和30.1%，最大亮度分別為1638 cd m-2、3365 cd m-2、13,483 cd m-2和31,706 cd m-2。此外，所有器件均展現(xiàn)了高色純度發(fā)光，線寬均小于16 nm，展現(xiàn)了其在未來高清柔性顯示領(lǐng)域的巨大應(yīng)用前景。

圖片:af2d60f7-e034-46f3-a002-57bd8692cac7 (1).png

圖2.基于多色量子線的電致發(fā)光器件性能

該系列工作得到了國家自然科學(xué)基金（52131304, U24A20286, 62261160392）、國家重點研發(fā)計劃專項（2024YFB3612400, 2024YFA1210002, 2022YFB3606502）、國際合作計劃（BZ2024038）、中國博士后基金（2023M741916, 2024T170466, GZB20230332）等項目基金支持。

論文1信息：Chen, J. et al. Nanoscale heterophase regulation enables sunlight-like full-spectrum white electroluminescence.Nat. Commun. 16, 3621 (2025).

論文1鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-58743-0

論文2信息：Cao Y.et al.Ultrapure and efficient electroluminescence in alkali metal doped inorganic perovskite quantum wires arrays.Nat. Commun. 16, 6053 (2025).

論文2鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-61085-6