近日，我院材料物理研究所在环境友好型铜基卤化物黄光LED方面取得重要进展，相关成果以郑州大学为第一单位发表于国际权威期刊《ACS Nano》（影响因子：13.903）上，（Stable Yellow Light-Emitting Devices Based on Ternary Copper Halides with Broadband Emissive Self-Trapped Excitons, ACS Nano, 2020, DOI: 10.1021/acsnano.9b10148），并被选为该期的杂志封面（Cover）。该论文第一作者为我院2019级博士研究生马壮壮，通讯作者为我院史志锋副教授、单崇新教授以及吉林大学张立军教授。

照明和显示是国民经济的重要支柱型产业。经过半个世纪的发展，可见光LED已可实现全彩化，覆盖了从蓝光到红光的整个可见光范围，为人类的生活提供了五彩缤纷的新视界。然而，长期以来，不同颜色可见光LED的光效发展并不平衡，尤其是黄光LED，其光效远远劣于其它颜色，致使高光效的黄光LED制备不得不采用光激发荧光粉的形式获得，但该方案存在热光衰大、响应慢、器件寿命短等先天性不足。目前，用于电驱动LED的黄光发射材料以AlGaInP和GaN两种材料体系为主，但两种材料在可见光覆盖度上均存在一定的瓶颈，即“黄光鸿沟”。而且，上述两种材料体系的制备均需高温高压的生长设备完成，如金属有机物化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）等，在制备工艺和获得成本上也有一定的限制。

为了克服上述困难，研究团队从材料生长出发，在理论的指导下，采用低温反溶剂方法成功制备出具有宽带发射特征的黄光CsCu₂I₃薄膜。通过变温荧光光谱、瞬态吸收光谱和第一性原理计算对材料的发光物理进行系统分析，最终将其归结为与自限域态激子相关的辐射复合。进一步，将CsCu₂I₃薄膜作为发光层，首次制备出了低成本、环境友好型的CsCu₂I₃黄光LED，器件的发光波长位于550 nm，外量子效率为0.17%。由于CsCu₂I₃薄膜材料具有优异的抗热、光和湿度稳定性，所制备的器件可以在大气环境下连续工作，在高温60℃条件下，器件的工作寿命可达2.2小时。该器件良好的工作稳定性也可以通过第一性原理计算材料本征缺陷的形成能和扩散势垒等得到验证。上述研究成果为新型、廉价、高效、稳定的黄光LED设计与制备提供了新的思路。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省高层次人才特殊支持计划——中原青年拔尖人才、河南省高校科技创新人才支持计划以及郑州大学物理学科推进计划等项目的支持。

文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b10148