稀土纳米晶是发光材料中的“绝缘宝石”，虽具有巨大的发光潜力，却因自身局限无法被电流直接“点亮”，阻碍其在光电技术领域的产业化应用。11月20日，清华大学深圳国际研究生院副教授韩叁阳团队与合作者发布了最新的研究成果：团队为稀土纳米晶设计了一件独特的“能量转换外衣”，将能量高效传递给稀土纳米晶的有机分子界面，为解决电致发光器件中的研究和应用难题创造了新的突破口。
“这项成果的意义在于，我们不仅让稀土材料‘通上了电’，更打开了其在现代光电技术中应用的大门。”韩叁阳说。
稀土纳米晶具有发光颜色可调、发光谱线窄、发光稳定性高等先天优势，通过调控纳米晶内部掺杂离子组分可使该材料体系实现广色域的多色发光。然而，稀土材料的绝缘特性，使电流难以注入和传输其中，因此它无法像半导体材料那样被电流直接高效点亮。尽管科研人员在提升其光致发光效率方面取得了长足进步，但这个“电流驱动”的根本瓶颈始终难以突破，严重阻碍了稀土材料在现代光电技术中的研究和应用。
针对上述难题，韩叁阳团队与黑龙江大学教授许辉、韩春苗团队和新加坡国立大学教授刘小钢团队联合攻关，采用有机-无机杂化策略，精确调控能级结构，借助配体工程将激子能量高效分配给镧系离子发光体，成功解决了电致发光中激子产生、注入等核心难题，实现了高色纯度、光谱可调的高效电致发光。
多个实验结果显示，该成果在多种波段电致发光方面具备潜力，特别是在高分辨率、宽色域显示以及近红外技术中，无需大幅改动器件结构，仅通过调控稀土离子，即可实现多色发光。
这项成果以“捕获电生激子实现可调谐的稀土纳米晶电致发光”为题在线发表于《自然》期刊，不仅助力推动稀土发光在柔性显示、近红外器件等领域的应用，突破国产光电技术，未来还有望进一步应用到人体健康监测、无创检测，乃至开拓农作物补光技术等场景中。
编辑：李华山
