近日，我院材料物理研究所金刚石光电材料与器件团队通过在碳纳米点中构建局域激子实现了高效率的荧光发射，相关成果以“Carbon Nanodots with Nearly Unity Fluorescent Efficiency Realized via Localized Excitons”为题发表在国际知名期刊《Advanced Science》上。物理学院娄庆副教授，2021级硕士研究生倪庆超，物理学院牛春要副教授为论文共同第一作者。

白光发光二极管(WLEDs)被认为是最有前途的固态照明技术。目前，大多数商用和节能型WLEDs采用稀土基荧光粉，稀土资源稀缺且不可再生。碳纳米点（CDs）具有发光性质优异、原材料价格便宜、环境友好、制备方法简单等特点，近年来引起了人们巨大的兴趣，最近成为替代稀土基荧光粉的重要候选材料。然而，基于CDs的WLED仍然存在发光效率低下的突出问题，这主要是由它们相对较低的光致发光效率和大的自吸收引起的。因此，开发具有高发射效率和可控自吸收的CDs，实现基于CD荧光粉的高效WLED至关重要。

实现半导体高效发光的一个重要策略是通过构建量子阱、量子点等局域结构，使载流子在被非辐射中心捕获之前将电子-空穴局域到辐射中心形成局域激子从而实现高效复合发光。受此启发，该课题组提出通过异质原子掺杂打破对称性禁阻跃迁的学术思想，在CDs中构建了局域激子，其光致发光效率接近95%，为迄今为止黄光CDs的最高发光效率。将该CDs分散于聚苯乙烯中，得到了固体效率84%、耐水、耐热和耐紫外光的柔性光转换膜。以该CDs聚合物薄膜作为光转换层，实现了流明效率为140 lm W^-1的CDs基WLED以及发光尺寸超过100 cm²的照明平板，其性能可与先进的纳米晶及稀土基荧光粉LEDs相媲美。该结果为碳基发光材料的固态照明技术铺平了道路。

该工作得到了国家自然科学基金、河南省科学技术基金和河南省自然科学基金的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202203622

通过局域激子实现超高荧光效率的碳纳米点