近日，我院材料物理研究所在铜基卤化物深蓝光发光器件方面取得重要进展，相关成果以郑州大学为第一单位发表于国际权威期刊《Nano Letters》（影响因子：12.71）上（Colloidal Synthesis of Ternary Copper Halides Nanocrystals for High-Efficiency Deep-Blue Light-Emitting Diodes with a Half-Lifetime Above 100 Hours,Nano Letters, 2020, DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00513）。该论文第一作者为我院2018级硕士研究生王林涛，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。随着人们对生活质量要求的不断提高，可视性良好的显示终端越来越受到人们的青睐，其应用体现在生活中的诸多方面，如液晶屏背光源、灯饰、LED显示屏、交通信号灯及多功能照明光源等。但无论是LED照明用或多彩显示用器件，都需要高亮度、高稳定性、满足NTSC蓝色标准的发射光源。直到上世纪90年代GaN基蓝光LED的成功研制，使得基于LED技术的白光照明和电致发光全彩显示成为现实，三位日本科学家也因此获得了2014年度诺贝尔物理学奖。但值得注意的是，到目前为止，“蓝光芯片”等核心技术主要被美国和日本等少数国家的科技公司垄断。因此，在节能、环保的大背景下，探索其它可能的蓝光发射材料，同样值得关注。

三元铜基卤化物Cs₃Cu₂I₅是一种直接宽带隙半导体材料，其能带宽度接近4.0eV，研究团队曾利用Cs₃Cu₂I₅厚膜实现了紫外窄带的光电探测器（Mater. Horiz., 2020, 7, 530-540）。近期的研究发现，该材料同样表现出出色的蓝光发射特征，采用高温热注入法合成的Cs₃Cu₂I₅纳米晶具有高达87%的荧光量子产率，且该材料的热、水/氧以及紫外光稳定性明显优于其它的金属卤化物半导体。通过第一性原理计算，研究团队系统分析了材料的缺陷特征以及材料高稳定性的内在原因。利用变温荧光光谱和瞬态吸收测试，将Cs₃Cu₂I₅材料的蓝光发射特征归因于自限域激子态的贡献。通过设计Al/LiF/TPBi/Cs₃Cu₂I₅/NiO/ITO多层异质结构，成功制备出发光波长位于~445 nm的深蓝光LED，器件的外量子效率为1.12%，色坐标位于（0.16，0.07），满足NTSC蓝色标准。此外，该发光器件的工作稳定性优异，在直流驱动下可连续工作170小时以上，工作寿命（T₅₀）达到108小时。上述研究成果为高性能环境友好型深蓝光LED的制备提供了可行的方案。

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。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c00513